實驗八戴維南定理和諾頓定理

1、實驗八戴維南定理和諾頓定理一、實驗?zāi)康尿炞C戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對兩個定理的理解。掌握含源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般測量方法。驗證最大功率傳遞定理。二、原理說明戴維南定理與諾頓定理在電路分析中是一對“對偶”定理，用于復(fù)雜電路的化簡，特別是當(dāng)“外電路”是一個變化的負(fù)載的情況。在電子技術(shù)中，常需在負(fù)載上獲得電源傳遞的最大功率。選擇合適的負(fù)載，可以獲得最大的功率輸出。戴維南定理任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個含有內(nèi)阻的等效電壓源來代替，此電壓源的電動勢Es等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc,其等效內(nèi)阻R。等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻。諾頓定理任

2、何一個線性含源單口網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個含有內(nèi)阻的等效電流源來代替，此電流源的電流Is等于該網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc,其等效內(nèi)阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零時的等效電阻。Uoc、Isc和R。稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。最大功率傳遞定理在線性含源單口網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)把負(fù)載RL以外的電路用等效電路（Es+Ro或lsR。）取代時，若使RL=Ro,則可變負(fù)載Rl上恰巧可以獲得最大功率：P=|2R/4二Uoc2/4（1）MAXscLRL有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法開路電壓Uoc的測量方法直接測量法直接測量法是在含源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc,如圖8-1(a)所示。它適用于等效內(nèi)

3、阻Ro較小，且電壓表的內(nèi)阻RvR。的情況下。零示法在測量具有高內(nèi)阻(RoRv)含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表進(jìn)行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖8-1(b)所示。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較,當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Es與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”，然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。短路電流Isc的測量方法直接測量法：是將有源二端網(wǎng)絡(luò)的輸出端短路，用電流表直接測其短路電流Isc。此方法適用于內(nèi)阻值R。較大的情況。若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時，會使I

4、sc很大，則不宜直接測其短路電流。*淮聽A*淮聽A電8-1評略電理的測唾間接計算法:是在等效內(nèi)阻R。已知的情況下，先測出開路電壓Uoc，再由lsc=Uoc/R。計算得出。等效內(nèi)阻Ro的測量方法直接測量法：將有源二端網(wǎng)絡(luò)電路中所有獨立源去掉，用萬用表的歐姆檔測量去掉外電路后的等效電阻Ro加壓測流法:將含源網(wǎng)絡(luò)中所去掉，在開路端加一個數(shù)值已知的有獨立源獨立電壓加壓測流法:將含源網(wǎng)絡(luò)中所去掉，在開路端加一個數(shù)值已知的有獨立源獨立電壓圏42如壓測嵐店國普娛內(nèi)阻源E,如圖8-2所示，并測出流過電壓源的電流I，則Ro=E/l開路、短路法：分別將有源二端網(wǎng)絡(luò)的輸出端開路和短路，根據(jù)測出的開路電壓和短路電流值

5、進(jìn)行計算：Ro=Uoc/lsc伏安法：伏安法測等效內(nèi)阻的連接線路如圖8-3(a)所示，先測出有源二端網(wǎng)絡(luò)伏安特性如圖8-3(b)所示，再測出開路電壓Uoc及電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN,根據(jù)外特性曲線中的幾何關(guān)系，則內(nèi)阻為UocUoc-URo二tge二=N(2)IscIN半電壓法調(diào)被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載電阻RL,當(dāng)負(fù)載電壓為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓Uoc的一半時，負(fù)載電阻值(由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。外電加阻法：先測出有源二端有網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，然后在開路端接一個已知數(shù)值的電阻r,并測出其端電壓Ur，則UocUrRo+rrRo=(Uoc/Ur-1).r8

6、-3就妥肉測等歎內(nèi)鉱源二錮網(wǎng)絳8-3就妥肉測等歎內(nèi)鉱源二錮網(wǎng)絳實際電壓源和電流源都具有一定的內(nèi)阻，不能與電源本身分開。所以在去掉電源時，其內(nèi)阻也去掉了，因此會給測量帶來誤差。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V1臺RTDG012可調(diào)直流恒流源0500mA1RTDG013直流數(shù)字電壓表1RTT014直流數(shù)字毫安表1RTT015萬用表MF-30或其他1自備6可調(diào)電阻箱0。1RTDG087電位器1KQ1RTDG088戴維南定理實驗電路板1RTDG02四、實驗內(nèi)容與步驟被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖8-4(a)和圖8-5(a)所示，用戶可根據(jù)自己使用的實驗掛箱選擇其中之一。測有源二端

7、網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)按圖8-4(a)線路，將有源二端網(wǎng)絡(luò)電路中所有獨立源去掉(Es用短路線代替，ls開路)，用萬用表的歐姆檔測量去掉外電路后的等效電阻R。；然后用加壓測流法測出E和I,再由Ro=E/l求出R。用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路和諾頓等效電路的U、丨。按圖8-4(a)OCSC線路接入穩(wěn)壓電源Es和恒流源Is,測定Uoc和I，計算Ro之值。SC用伏安法測等效內(nèi)阻R。在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端接入負(fù)載電阻箱Rl，測出額定電流I=15mA下的額定電壓U,根據(jù)公式計算等效內(nèi)阻R。，數(shù)據(jù)記入表8-1中。NN(bi氮雅孤諾頓等毀電堆la就測命誡二銘網(wǎng)琳8-4齡證嶽耀捌(bi氮雅孤諾頓等毀電堆la就

8、測命誡二銘網(wǎng)琳8-4齡證嶽耀捌襟頓)宣理廠-心；(5：F(a)直崛歩蠹丘Jt冏酔圖8-5驗證戴維南定理和諾頓定理表8-1測等效內(nèi)阻Ro直測法加壓測流法開路、短路法伏安法*外加電阻法Ro(0)E(V)I(mA)Ro(0)Uoc(V)Isc(mA)Ro(0)UN(mA)IN(mA)Ro(0)U(V)R(0)Ro(0)注：在圖8-5中E為9V。*(4)用外加電阻法測等效內(nèi)阻R。在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出AB端接入已知阻值R,=510Q的電阻，測量負(fù)載端電壓U，數(shù)據(jù)記入表8-1中。*(5)使用圖8-5時E=9V。負(fù)載實驗測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性，在圖8-4(a)的AB端接入負(fù)載電阻箱兀，改變阻值，測出相應(yīng)的電

9、壓和電流值，數(shù)據(jù)記入表8-2中。表8-2有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性R(0)L0ooU(V)I(mA)驗證戴維南定理：用一只1kQ的電位器，將其阻值調(diào)整到等于按步驟“1”所得的等效電阻Ro之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“”時所測得的開路電壓Uoc之值）相串聯(lián)，如圖8-4（b）所示（開關(guān)S投向1）,測其外特性，對戴氏定理進(jìn)行驗證，數(shù)據(jù)記入表8-3中。表8-3戴維南等效電路的外特性R(0)L0ooU(V)I(mA)*3）驗證諾頓定理：將上一步驟用作等效電阻Ro的電位器（阻值不變）與直流恒流源Is并聯(lián)，恒流源的輸出調(diào)到步驟“1”時所測得的短路電流Isc之值，如圖8-4（b）所示（開關(guān)S投向2），測其外特性，對諾頓定理進(jìn)行驗證，數(shù)據(jù)記入表8-4中。表8-4諾頓等效電路的外特性R(0)L0ooU(V)I(mA)五、實驗注意事項1測量電流時要注意電流表量程的選取，為使測量準(zhǔn)確，電壓表量程不應(yīng)頻繁更換。實驗中，電源置零時不可將穩(wěn)壓源短接。用萬用表直接測Ro時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨立源必須先去掉，以免損壞萬用表。改接線路時，要關(guān)掉電源。實驗步驟中打*號的內(nèi)容可以根據(jù)情況選做。六、預(yù)習(xí)思考題在求戴維南等效電路時，測短路電流I的條件是什么在本實驗中可否直接作負(fù)載短SC路實驗請在實驗前對線路8-4(a)預(yù)先作好計算，以便調(diào)整實