《戴維南定理與諾頓定》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（模板）

1、實(shí)驗(yàn)八戴維南定理與諾頓定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)驗(yàn)證戴維南定理與諾頓定理，加深對(duì)等效概念的理解。.學(xué)習(xí)測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和等效電阻的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.測(cè)量開(kāi)路電壓Uoc,短路電流Isc和等效電阻ROo.測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。.測(cè)量等效電壓源的外特性；測(cè)量等效電流源的外特性。三、實(shí)驗(yàn)儀器與元器件序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓源。30V1主板2可調(diào)直流恒流源。200mA1主板3直流數(shù)字電壓表1自配4直流數(shù)字毫安表1主板5萬(wàn)用電表MF-30或其他1自配6可調(diào)電阻10K-100K1主板7戴維南定理實(shí)驗(yàn)線路板1電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（一）四、實(shí)驗(yàn)原理.戴維南定理任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱單口

2、網(wǎng)絡(luò)），對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，總可以用一個(gè)理想電壓源和 電阻相串聯(lián)的有源支路代替，其理想電壓源的電壓等于原網(wǎng)絡(luò)端口的開(kāi)路電壓Uoc，其內(nèi)阻等 于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源為零值時(shí)入端等效電阻圖8.1戴維南等效電路性源端絡(luò) 線含二網(wǎng).諾頓定理諾頓定理是戴維南定理的對(duì)偶形式，它指出任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路而言，總 可以用一個(gè)理想電流源和電導(dǎo)并聯(lián)的有源支路來(lái)代替，其電流源的電流等于原網(wǎng)絡(luò)端口的短路電 流Isc，其電導(dǎo)等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源為零時(shí)的入端等效電導(dǎo)Go。應(yīng)用戴維南定理和諾頓定理時(shí)，被變換的二端網(wǎng)絡(luò)必須是線性的，可以包含獨(dú)立電源或受控 電源，但是與外部電路之間除直接相聯(lián)系外，不允許存在任何耦合

3、。圖8.2諾頓定理性源端絡(luò) 線含二網(wǎng).開(kāi)路電壓Uoc的測(cè)量方法一：直接測(cè)量法當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Ro遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻Rm時(shí)，可直接用電壓表測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò) 的開(kāi)路電壓，如圖8.3(a)所示。一般電壓表內(nèi)阻并不是很大，最好選用數(shù)字電壓表，數(shù)字電壓表的突 出特點(diǎn)就是靈敏度高、輸入電阻大。通常其輸入電阻在10M歐姆以上，有的高達(dá)數(shù)百兆歐姆，對(duì) 被測(cè)電路影響很小，從工程角度來(lái)說(shuō)，用其所得的電壓即是有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。方法二：零示法在測(cè)量具有高內(nèi)阻含源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓時(shí)，用電壓表進(jìn)行直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差，為 了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示法，如圖8.3(b)所示。零示法測(cè)量原理是用一

4、低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比擬，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出 電壓Es與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uoc相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為零，然后將電路斷開(kāi)，測(cè)量 此時(shí)穩(wěn)壓源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。標(biāo)準(zhǔn) 穩(wěn)壓 電源零示法性源端絡(luò) 線含二網(wǎng)a-O性源端絡(luò)線含二網(wǎng)+Uoc -O(a)直接測(cè)量法(b)圖8.3開(kāi)路電壓的測(cè)量.等效電阻及的測(cè)量方法一：直接測(cè)量法用數(shù)字萬(wàn)用電表的電阻檔直接測(cè)量，測(cè)量時(shí)首先讓有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源為零，即 理想電壓源用短路線來(lái)代替，理想電流源用開(kāi)路線代替。這時(shí)電路變?yōu)闊o(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，用萬(wàn)用電 表歐姆檔直接測(cè)量a,b間的電阻即可。方法二：加壓求流法讓有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有

5、獨(dú)立電源為零，在a,b端施加一直流電壓。測(cè)量流入二端網(wǎng)絡(luò)的 電流/,那么等效電阻&以上兩種方法適用于電壓源內(nèi)阻很小和電流源內(nèi)阻很大的場(chǎng)合。方法三：直線延長(zhǎng)法當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)不允許短路時(shí)，先測(cè)開(kāi)路電壓Uoc，然后測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載電阻的電 壓和電流。在電壓，電流坐標(biāo)系中標(biāo)出(Uoc, 0)、(U, h)兩點(diǎn)，過(guò)兩點(diǎn)作直線，與橫軸 TOC o 1-5 h z 交點(diǎn)為(0, /sc)，那么h= Uc J 所以0Uoc -U /,方法四：兩次求壓法測(cè)量時(shí)先測(cè)量一次有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uoc，然后在a、b端接入一個(gè)電阻Rl,再測(cè)出電阻&兩端的電壓Ul,那么等效電阻&= (0_)xRloUl0顯見(jiàn)，以

6、上兩種測(cè)求方法與有源二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，或者說(shuō)對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電路結(jié)構(gòu)可以不 去考慮，這正是戴維南定理和諾頓定理在電路分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用的原因所在。五、實(shí)驗(yàn)考前須知.測(cè)量時(shí)，注意儀表量程的更換。切不可用電流表測(cè)量電壓，以防燒毀電流表。.實(shí)驗(yàn)步驟7中，電源置零時(shí)，不可將直流穩(wěn)壓源直接短接。.用萬(wàn)用電表直接測(cè)R0時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免燒壞萬(wàn)用電表，其次歐姆 檔必須調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.利用戴維南定理估算開(kāi)路電壓Uoc ；等效電阻R。,短路電流I圖8.4戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路按圖8.4的實(shí)驗(yàn)電路接線，設(shè)5=3 4= 10mA,利用戴維南定理估算開(kāi)路電壓J ,等效 電

7、阻,短路電流及,將計(jì)算值填入表8.1中。對(duì)使用儀表測(cè)量各量時(shí)，合理選擇量程做到 心中有數(shù)。表8.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表UocR)lsc.測(cè)量開(kāi)路電壓Uoc將開(kāi)關(guān)S投向可變電阻箱一側(cè)，負(fù)載開(kāi)路，用電壓表測(cè)量A、B之間的電壓，即為開(kāi)路電 壓填入表8.2中。.測(cè)量短路電流Ise和等效電阻Ro將開(kāi)關(guān)S投向短路側(cè)，測(cè)量短路電流Isc,利用H尸，兒,可得等效電阻填入表8.2中。表8.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表V)/晨mA)Uoc/Isc (Q)實(shí)測(cè)值.測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性將可變電阻Rl （可調(diào)電阻箱）接入電路A、B之間，將開(kāi)關(guān)S投向可變電阻箱一側(cè)，測(cè)量有 源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性，按表8.3中所列電阻調(diào)Rl,記錄電壓表、電流表讀數(shù)

8、，填入表8.3中。表8.3有源二端網(wǎng)絡(luò)外特性測(cè)量數(shù)據(jù)Rl (Q)01002003004501000U (V)I (mA).測(cè)量等效電壓源的外特性實(shí)驗(yàn)線路如圖8.5所示，首先將直流穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)為Us=Uoc,串入等效內(nèi)阻R。，按步 驟4測(cè)量之，將測(cè)量結(jié)果填入表8.4中。Rin =RqVUs-Uoc1.mA圖&5測(cè)量等效電壓源的外特性表8.4電壓源外特性測(cè)量數(shù)據(jù)Rl (C)01002003004501000U (V)I (inA)測(cè)量等效電流源的外特性Gq=1/Rq /圖8.6測(cè)量等效電流源外特性實(shí)驗(yàn)線路如圖8.6所示，首先將恒流源輸出電流調(diào)為Is=Isc,并聯(lián)等效電導(dǎo)Go=URo,按照步 驟4測(cè)量之，將測(cè)量結(jié)果填入表8.5中。表8.5等效電流源外特性測(cè)量數(shù)據(jù)6.測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的其他方法Rl (Q)01002003004501000U (V)I (mA)將被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零（將電流源/s斷開(kāi)，去掉電壓源，并在原電壓源 兩端所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線相連），然后用伏安法或直接用萬(wàn)用電表的歐姆檔去測(cè)A、B 兩點(diǎn)之間的電阻，此即為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻&或稱為網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri.七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中繪制等效前后U-I曲線。.將理論值