線性有二端網(wǎng)絡等效電路測量實驗報告

中國石油大學（華東）現(xiàn)代遠程教育實驗報告一、實驗目的答：1．通過實驗加深對戴維寧定理和等效變換概念的理解。2．學會線性有源二端網(wǎng)絡的輸出特性及等效參數(shù)的測量方法。二、實驗原理答：任何一個線性含源網(wǎng)絡，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有源二端網(wǎng)絡（或稱為含源二端口網(wǎng)絡）。戴維寧定理指出：任何一個有源二端網(wǎng)絡，總可以用一個電壓源US和一個電阻RS串聯(lián)組成的實際電壓源來代替，其中：電壓源US等于這個有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC，內(nèi)阻RS等于該網(wǎng)絡中所有獨立電源均置零（電壓源短路，電流源開路）后的等效電阻R0。Uoc（Us）和R0稱為有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)。1．外特性及其測量方法含源二端網(wǎng)絡的兩個輸出端上的電壓和電流關系稱為輸出特性或外特性。它可通過在網(wǎng)絡輸出端接一個可變電阻RL作負載，給電阻RL取不同數(shù)值時測出電壓和電流而得到。對線性二端網(wǎng)絡，此特性為一直線，如圖2所示。

對應于A點，I=0，U=Uoc（此電壓稱為開路電壓），相當于RL時。對應于B點，U=0，I=Isc（此電流稱為短路電流），相當于RL=0時。2．對于線性含源二端網(wǎng)絡，可以用實驗方法測出網(wǎng)絡的開路電壓，而網(wǎng)絡除源后的等效電阻Ro，可以用以下方法測定。（1）開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(wǎng)絡輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc，則等效內(nèi)阻為如果二端網(wǎng)絡的內(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）伏安法測R0用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線，如圖3所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgφ，則內(nèi)阻也可以先測量開路電壓Uoc，再測量電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為（3）半電壓法測R0如圖3所示，當負載電壓為被測網(wǎng)絡開路電壓的一半時，負載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻值。圖3（4）零示法測UOC在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡的開路電壓時，用電壓表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4所示。圖4三、實驗設備答：1.DG0112.萬用表3.DG0534.DY031四、實驗內(nèi)容及步驟答：1．測量電壓，使直流穩(wěn)壓電源輸出10V電壓。2．按下圖5含源電路連接電路；接通電源，測量數(shù)據(jù)；填入表格1。圖5含源電路連接電路3．重新調(diào)節(jié)電源，使等效電路的電源電壓等于含源時開路電壓。4．按下圖6等效電路連接線路；接通電源，測量數(shù)據(jù)；填入數(shù)據(jù)表格1。圖6戴維寧等效電路表1實驗數(shù)據(jù)表格R0100200400600800∞含源電路U（V）

I(mA)

等效電路U（V）

I(mA)

五、實驗數(shù)據(jù)及分析答：實驗實測數(shù)據(jù)R0100200400600800∞含源電路U（V）0.081.332.273.314.034.557.14I(mA)15.6112.8510.808.476.895.740等效電路U（V）0.111.442.243.324.034.537.14I(mA)15.4912.5610.808.426.855.760六、實驗結論答：1、含源二端線性網(wǎng)絡可以使用一個實際的電壓源模型代替。2、等效電壓源的電壓是：含源網(wǎng)絡負載開路時的開路電壓。3、等效電壓源內(nèi)阻為：含源網(wǎng)絡除源后，端口開路電阻。七、思考題1、說明測量有源二端網(wǎng)絡開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。？2、如何測量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓和短路電流，在什么情況下不能直接測量開路電壓和短路電流？1、說明測量有源二端網(wǎng)絡開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。？答：方法有：開路電壓Uoc的測量方法、短路電流Isc的測量方法；其優(yōu)缺點為：⑴開路電壓Uoc的測量方法①直接測量法直接測量法是在含源二端網(wǎng)絡輸出端開路時，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)阻Ro較小，且電壓表的內(nèi)阻Rv>>Ro的情況下。

②零示法在測量具有高內(nèi)阻(Ro>>Rv)含源二端網(wǎng)絡的開路電壓時，用電壓表進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)絡進行比較，當穩(wěn)壓電源的輸出電壓Es與有源二端網(wǎng)絡的開路電壓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)絡的開路電壓。

⑵短路電流Isc的測量方法①直接測量法：是將有源二端網(wǎng)絡的輸出端短路，用電流表直接測其短路電流Isc。此方法適用于內(nèi)阻值Ro較大的情況。若二端網(wǎng)絡的內(nèi)阻值很低時，會使Isc很大，則不宜直接測其短路電流。②間接計算法：是在等效內(nèi)阻Ro已知的情況下，先測出開路電壓Uoc，再由Isc＝Uoc/Ro計算得出。⑶等效內(nèi)阻Ro的測量方法①直接測量法：將有源二端網(wǎng)絡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Ro②加壓測流法：將含源網(wǎng)絡中所有獨立源去掉，在開路端加一個數(shù)值已知的獨立電壓源E，如圖8-2所示，并測出流過電壓源的電流I，則Ro＝E/I

③開路、短路法：分別將有源二端網(wǎng)絡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進行計算：Ro＝Uoc/Isc④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系，則內(nèi)阻為Ro=tgφ=…………（2）⑤半電壓法調(diào)被測有源二端網(wǎng)絡的負載電阻RL，當負載電壓為被測有源二端網(wǎng)絡開路電壓Uoc的一半時，負載電阻值（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻值。⑥外加電阻法：先測出有源二端網(wǎng)絡的開路電壓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，則有：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