實(shí)驗(yàn)2-戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證——有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定

1、圖-1實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī) 1601/1602 實(shí)驗(yàn)日期：學(xué)生姓名：李雨珈學(xué)號(hào)：班級(jí):計(jì)算1601成績：實(shí)驗(yàn)名稱：戴維南定理和諾頓定理驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對(duì)該定理的理解。(2)掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。2、實(shí)驗(yàn)原理1)任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)(或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò))。戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電壓源與一個(gè)電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì)U s等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U oc ,其等效內(nèi)阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零(理想電

2、壓源視為短路，理想電流源視為開路)時(shí)的等效電阻。諾頓定理指出：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流Is等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc ,其等效內(nèi)阻Ro定義同戴維南定理。Uoc (Us)和Ro或者Isc ( Is)和Ro稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2)有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法(1)開路電壓、短路電流法測(cè)R0在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開路電壓Uoc,然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè) 其短路電流Isc,則等效內(nèi)阻為如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其 其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。(2)伏安法測(cè)Ro用電壓表、電流表測(cè)出有

3、源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，如圖 -1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tg ,則內(nèi)阻被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)Ri /Ro+Us圖-2Ro = tg =-5C ,也可以先測(cè)量開路電壓Uoc ,再測(cè)量電流為額定值In時(shí)的輸出端電壓值 Un,則內(nèi)阻為I I SCUoc R0='CUn o零式法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較,(3)半電壓法測(cè)Ro如圖-2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時(shí)，負(fù)載電阻(由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測(cè)有源二端網(wǎng) 絡(luò)的等效內(nèi)阻值。(4)零式法測(cè)Uoc在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)，用電壓表直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采

4、用零式測(cè)量法，如圖 -3所示。當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖（a）。+.mA-c-1KQRl(a)戴維南等效電路1.用開路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的U OC、Ro和諾頓等效電路的Isc、e。按圖-4 （a）接入穩(wěn)壓電源U s =12V和恒流源1s =10mA,不接入RL ,測(cè)出U oc、I算出Ro。（測(cè)Uoc時(shí)，不接入mA表。）2.負(fù)載實(shí)驗(yàn)1II按圖-4 （a）揉入Rl。改變R阻值，測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。 113.驗(yàn)證戴維南定理：從電阻

5、箱上取得步驟“：Uoc 小 時(shí)所測(cè)得的開路電壓 U OC幺吊1”所得的等的反mARo之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1相串聯(lián)，如圖8-4 （b）所示，仿照步驟“2”測(cè)其外特性曲線，對(duì)戴維南定理進(jìn)行驗(yàn)證。3、實(shí)驗(yàn)環(huán)境序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0 30V12可調(diào)直流恒流源0 500mA13直流數(shù)字電壓表0 200V14直流數(shù)字毫安表0 200mA15萬用表1自備6可調(diào)電阻箱0Q1DGJ-057電位器1K/2W1DGJ-058戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-054、實(shí)驗(yàn)方法和步驟（含設(shè)計(jì)）5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析:Ro(b)Uoc (V)Isc (mA)Ro ()517表1開路電壓

6、、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的Uoc、Ro和諾頓等效電路的Isc、由Ro U2匕算得Ro" 517aI SC表2改變Rl阻值，測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。U(V)I(mA)則內(nèi)阻 Ro=tg =U2C-QI ISC表3從電阻箱上取得步驟“ 1”所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源(調(diào)到步驟“1”時(shí)所測(cè)得的開路電壓Uoc之值)相串聯(lián)，如圖-4 (b)所示，仿照步驟“ 2”測(cè)其外特性曲線，對(duì)戴維南定理進(jìn)行驗(yàn)證。U(V)I(mA)所得外特性曲線，求出斜率 tg 由表1、2和3所得結(jié)果可以看出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較小，不差產(chǎn)生的原因可能為所用電壓表的內(nèi)阻。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)論線性有源網(wǎng)絡(luò)，可以

7、用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)來等效替代，其電壓源的電動(dòng)勢(shì) U S等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc,其等效內(nèi)阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零。即戴維南定理基本正確。7、思考題說明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答：測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓方法有：1.直接測(cè)量法2.零式法。測(cè)等效內(nèi)阻方法有：1.開路電壓、短路電流法 2.伏安法3.半電壓法。測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓方法的優(yōu)缺點(diǎn)：1 .直接測(cè)量法：直接測(cè)量法是在含源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開路電壓Uoc o它適用于等效內(nèi)阻Ro較小，且電壓表的內(nèi)阻 Rv遠(yuǎn)大于Ro的情況下。2 .零式法：在測(cè)量具有高內(nèi)阻（Ro遠(yuǎn)大于Rv ）有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)，用電壓表直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零式測(cè)量法。測(cè)等效內(nèi)阻方法的優(yōu)缺點(diǎn)：1 .開路電壓、短路電流法：適用于二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻較大時(shí)。如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易 損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。2 .伏安法：用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。根據(jù)外特性曲線求出斜率tg ,則內(nèi)阻Ro = tg = 吆，也可以先測(cè)量開路電壓 Uoc ,再測(cè)量電流為額定值In時(shí)的輸出端電壓值