RLC串聯(lián)電路實驗

1、實驗實驗4.2 疊加定理與戴維寧定理疊加定理與戴維寧定理 1.加深對疊加定理、戴維寧定理的理解。 一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?2.掌握在實驗室實現(xiàn)疊加定理和戴維寧定理的分析方法。二、實驗任務(wù)二、實驗任務(wù) 3.掌握在實驗室測試有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電路參數(shù)的方法。 4.了解阻抗匹配及應(yīng)用，掌握最大傳輸功率的條件。 2.畫出圖4-9所示單口網(wǎng)絡(luò)的伏安特性曲線。求出單口網(wǎng)絡(luò)圖4-10所示等效電路的參數(shù)。根據(jù)表格4-5和4-6(可以合2為1)數(shù)據(jù)在同一個坐標系中畫出伏安特性曲線。驗證戴維寧定理的正確性。 圖4-9 戴維寧定理 單口網(wǎng)絡(luò)實驗電路圖4-10 戴維寧定理 等效電路三、實驗設(shè)備三、實驗設(shè)備 3.用圖4

2、-9驗證最大功率傳輸定理，畫出輸出功率隨負載變化的曲線，找出傳輸最大功率的條件。完成表4-7記錄。 電壓源、電流源、 直流元件掛箱、直流數(shù)字電流表、數(shù)字萬用表、導(dǎo)線。實驗中用到的電阻實驗中用到的電阻實驗中用到的電位器實驗中用到的電位器四、實驗原理四、實驗原理 有源、線性單口網(wǎng)絡(luò)可以用一個理想電壓源uoc與一個等效電阻Ro相串聯(lián)的等效電路來代替。戴維寧定理：戴維寧定理：uocRo+_ 方法二： 歐姆表法。獨立源置零后即電壓源用短路線替代(us=0）,電流源用開路替代(is=0)。直接用萬用表電阻檔測出等效電阻。 方法一： 開路短路法。用Ro=uoc/isc關(guān)系式計算等效電阻，即測出該網(wǎng)絡(luò)的開路電

3、壓uoc和短路電流isc，代入式子計算即可。方法三、四、五詳見教材。 實驗室常用的測量等效電阻Ro方法: 求等效電路參數(shù)Ro方法，本實驗采用實驗室常用測量等效電阻Ro方法一（開路短路法）進行測試。用Ro=uoc/ /isc關(guān)系式計算等效電阻。uocRo+_等效電路 先找出等效電路的參數(shù)，然后再分別測量出單口網(wǎng)絡(luò)和它的等效電路的伏安特性，對比兩個特性曲線，即可得到驗證結(jié)果。 思路：最大功率傳輸定理：最大功率傳輸定理： 單口網(wǎng)絡(luò)的端口外接負載電阻RL，當負載RL=Ro(等效電阻)時，負載電阻可從網(wǎng)絡(luò)中獲得最大功率，且最大功率PLmax= 。RL=Ro稱為阻抗匹配 。 o2oc4Ru電流源、電壓源量

4、程調(diào)節(jié)旋鈕電流源、電壓源量程調(diào)節(jié)旋鈕電壓源 打開電源開關(guān),指示燈亮。通過“輸出調(diào)節(jié)”旋鈕，可在輸出端輸出(0.030)V連續(xù)可調(diào)的直流電壓，接線時注意極性。 該電壓源有兩路輸出，通過琴鍵開關(guān)，選擇UA路輸出或選擇UB路輸出。 U UA A口口U UB B口口五、實驗步驟五、實驗步驟琴鍵開關(guān)琴鍵開關(guān)電源開關(guān)電源開關(guān)電流源 打開電流源開關(guān)，指示燈亮。調(diào)節(jié)“輸出粗調(diào)”量程旋鈕，可在2mA、20mA、200mA三檔進行選擇。通過“輸出細調(diào)” 量程旋鈕可在輸出端輸出0.0200mA連續(xù)可調(diào)的直流電流。接線時注意極性。為什么？為什么？調(diào)節(jié)時可先用導(dǎo)線將輸出端短路后再進行操作。直流毫安表直流毫安表 直流毫安

5、表共有四檔量程。直流毫安表共有四檔量程。2mA2mA、20mA20mA、 當被測值超出量程時,儀表將發(fā)出報警信號,此時告警指示燈亮, 蜂鳴器鳴叫，接觸器跳開,停止按鈕亮，將供電源切斷。200mA200mA、2000mA2000mA。 處理方法:應(yīng)立即按下白色“復(fù)位”按鈕,切斷告警回路。在排除故障后重新啟動控制屏。 任務(wù)二：驗證戴維南定理詳細步驟任務(wù)二：驗證戴維南定理詳細步驟 1. 電壓源與電流源的設(shè)置。按“開機操作”程序進行操作。開啟電壓源，并將其輸出電壓調(diào)為萬用表直流（DC）示數(shù)為12V，關(guān)閉電壓源。將電流源輸出端短路，然后開啟其電源，并將其輸出調(diào)為10mA，關(guān)閉電流源。 2.按圖4-9所示

6、電路聯(lián)接線路。將4.7K電阻接入戴維南定理實驗電路RL處。 3. 開啟電壓源和電流源，將負載RL可調(diào)電阻短路（用一根導(dǎo)線將電阻兩端短接)，測得RL短路電流Isc和電壓U(0)，記錄于表4-5中。 4. 斷開負載RL的一端，即使得RL=，測得負載開路電壓Uoc和電流I(0)，記錄于表4-5中。R Ro o值保留小數(shù)點后一位（實驗裝置決定）值保留小數(shù)點后一位（實驗裝置決定） 將測得的該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC和短路電流ISC，代入式子Ro= 進行計算, 并填入表4-5中。 IscUoc 將測得的開路電壓UOC和計算出的等效電阻RO這兩個參數(shù)填入圖4-10所示等效電路中。 5.將負載RL調(diào)至最大值(=4

7、.7k)，測出對應(yīng)的U1和I1。在RL=0和RL=4.7k值之間對應(yīng)的電流Isc(或電壓)和I1均勻等差取值填入表4-5中，以該電流(或電壓)為參照（最好以電流為參照，調(diào)節(jié)負載使電流為整數(shù)方便）通過調(diào)節(jié)RL，測出相對應(yīng)的電壓(或電流)的值，記錄于表4-5中。先不要拆除線路，按課件中任務(wù)三的步驟先做驗證最大功率傳輸定理。表4-5 單口網(wǎng)絡(luò)單口網(wǎng)絡(luò)伏安特性測試表第一步測短路電流ISC第三步測I1第二步測開路電壓UOC 注：表格中注：表格中I ISCSC和和U Uococ及及(I(I1 1-I-I5 5) )是實驗過程中是實驗過程中要測量的數(shù)據(jù)，同學們寫報告無需抄要測量的數(shù)據(jù)，同學們寫報告無需抄已設(shè)

8、置超鏈接 6.拆除原電路線路，再將電壓源調(diào)至萬用表直流檔（DC）示數(shù)為Uoc，十進制電阻調(diào)為Ro值，負載電阻仍用4.7k作為RL ,按圖4-10所示電路聯(lián)線。圖4-10 等效電路實驗圖注意極性 7.等效電路的伏安特性曲線測試。開啟電壓源。將負載短路，讀出負載RL短路電流Isc 和電壓U(0)；斷開負載RL的一端，即使得RL=，測得負載開路電壓Uoc和電流I(0)，將負載RL調(diào)至最大值(=4.7k)，測出對應(yīng)的I1。記錄于表格4-6中。表4-6 單口網(wǎng)絡(luò)等效電路等效電路伏安特性測試表 8.將表4-5中的參照電流(或電壓)I2I5抄入表4-6中。以該電流(或電壓)為參照，通過調(diào)節(jié)RL，測出相對應(yīng)的

9、電壓(或電流)的值，記錄于表4-6中。關(guān)閉電壓源，拆除線路。在同一個坐標系里畫出兩個伏安特性曲線。 2.按圖4-9聯(lián)線，將十進制電阻箱聯(lián)接成計算所得的等效電阻Ro值，替換實驗任務(wù)二中單口網(wǎng)絡(luò)的負載端的RL電阻， (即用十進制電阻箱的電阻作為負載RL) 。任務(wù)三：驗證最大功率傳輸定理任務(wù)三：驗證最大功率傳輸定理 1.按圖4-9設(shè)置電壓源與電流源。 比較4-5和表4-6的表格，在參照電流值I2I5 一樣的情況下，對應(yīng)的電壓值是否相同，從而得出 戴維寧定理驗證結(jié)果。十進制電阻箱十進制電阻箱 3.輸出功率隨負載變化的曲線的測試。開啟電壓源與電流源。測出流過的電流I 值，記錄于表4-7中。再將十進制電阻

10、的百位分別逐級調(diào)小和調(diào)大，同時記錄阻值和對應(yīng)的電流I 值于表4-7中，分別計算出負載功率PL。關(guān)閉電壓源與電流源，拆除線路。畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出功率隨負載變化的曲線。表4-7 負載與功率關(guān)系測試表測試完表測試完表4-7中的數(shù)據(jù)再回到任務(wù)二中的第中的數(shù)據(jù)再回到任務(wù)二中的第6步步已設(shè)置超鏈接 4.按下紅色“停止”按鈕，紅燈亮，綠燈滅。將鑰匙式總開關(guān)置于“關(guān)”位置，此時紅色按鈕滅。實驗結(jié)束。六、實驗報告要求六、實驗報告要求 1.畫出實驗電路與表格，簡要寫出電路原理和實驗步驟。 觀察表格數(shù)據(jù)變化規(guī)律，得出當RL L=Ro時電路輸出功率最大從而驗證了最大功率傳輸定理 3.理論計算圖4-9所示單口網(wǎng)絡(luò)等效電阻R0。 5.分別完成實驗表4-5和表4-6的實測記錄和計算，并在同一個坐標系中畫出它們各自的伏安特性曲線。驗證戴維寧定理的正確性。 4. 將測得的開路電壓Uoc和用開路短路法計算出的等效電阻Ro這兩個參數(shù)填入圖4-10所示等效電路中。并對等效電阻Ro進行誤差計算。 6.完成輸出功率隨負載變化的表格4-7實測記錄和計算，畫出它們關(guān)系的曲線。驗證最大功率傳輸定理。七、注意事項七、注意事項 本實驗是直流實驗，接線時注意電源及表計的極性。 做任務(wù)二中等效