實(shí)驗(yàn)四電壓源與電流源的等效變換

實(shí)驗(yàn)四電壓源與電流源的等效變換一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康??掌握電壓源與電流源外特性的測(cè)試方法。2?驗(yàn)證電壓源與電流源等效變換的條件。二、 原理說(shuō)明1?能向外電路輸送定值電壓的裝置被稱為電壓源。理想電壓源的內(nèi)阻為零，其輸出電壓值與流過(guò)它的電流的大小和方向無(wú)關(guān)，即不隨負(fù)載電流而變；流過(guò)它的電流是由定值電壓和外電路共同決定的。它的外特性即伏安特性U=f(l)是一條平行于丨軸的直線。而具有一定內(nèi)阻值的非理想電壓源，其端電壓不再如理想電壓源一樣總是恒定值了，而是隨負(fù)載電流的增加而有所下降。一個(gè)質(zhì)量高的直流穩(wěn)壓電源，具有很小的內(nèi)阻，故在一定的電流范圍內(nèi)，可將它視為一個(gè)理想的電壓源。非理想電壓源的電路模型是由理想電壓源Us和內(nèi)阻Rs串聯(lián)構(gòu)成的，如圖4-1所示，其輸出電壓U=Us—IRs2?能向外電路輸送定值電流的裝置被稱為電流源。理想電流源的內(nèi)阻為無(wú)窮大，其輸出電流與其端電壓無(wú)關(guān)，即不隨負(fù)載電壓而變；電流源兩端的電壓值是由定值電流Is和外電路共同決定的。它的伏安特性I=f(U)是一條平行于U軸的直線。對(duì)于非理想的電流源，因其內(nèi)阻值不是無(wú)窮大，輸出電流不再是恒定值，而是隨負(fù)載端電壓的增加有所 圖4-1電壓源的電路模下降。一個(gè)質(zhì)量高的恒流源其內(nèi)阻值做得很大，在一定的電壓范圍內(nèi)，可將它視為一個(gè)理想的電流源。非理想電流源的電路模型是由理想電流源Is和內(nèi)阻Rs并聯(lián)構(gòu)成的，如圖4-2所示，其輸出電流I 山4~ __ --Is 蕾URsIs

RsI 山4~ __ --Is 蕾U圖4-2電流源的電路模型—個(gè)實(shí)際的電源，就其外部特性而言，即可以看成是一個(gè)電壓源，又可以看成是一個(gè)電流源。若視為電壓源，則可用一個(gè)理想的電壓源Us與一個(gè)電阻Ro相串聯(lián)的組合來(lái)表示；若視為電流源，則可用一個(gè)理想電流源Is與一電導(dǎo)go圖4-2電流源的電路模型一個(gè)非理想電壓源與一個(gè)非理想電流源等效變換的條件為

Is=Us/Ro, go=1/Ro或Us=Is/g。， Ro=1/go三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(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0-30V1RTDG-12可調(diào)直流恒流源0-500mA1RTDG-13直流數(shù)字電壓表1RTT014直流數(shù)字毫安表1RTT015萬(wàn)用表MF-301另備6電阻器51Q,1kQ,200Q各1RTDG-087可調(diào)電阻箱Q1RTDG-08四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1?測(cè)定直流穩(wěn)壓電源(理想)與非理想電壓源的外特性(1)按圖4-1接線，令內(nèi)阻Rs=0，直流穩(wěn)壓電源Es作為理想電壓源，調(diào)Us=6V,改變負(fù)載電阻RL，令其阻值由大至小變化，將電壓表和電流表的讀數(shù)記入表4-1中。(2)按圖4-1接線，選51Q電阻器作為內(nèi)阻Rs與直流穩(wěn)壓電源Es串聯(lián)接入電路，模擬一個(gè)實(shí)際的電壓源，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻Rl由大至小變化，讀取電壓表和電流表的數(shù)據(jù)，并記入表4-1中。表4-1電壓源的外特性、、負(fù)載內(nèi)阻、、Rl(Q)oo200015001000800500300200Rs=0U(v)I(Ma)Rs=51QU'(v)I'(mA)2?測(cè)定電流源的外特性按圖4-2接線，Is為直流恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為5mA，令Rs分別為1KQ和r調(diào)節(jié)可變電阻箱RL(從0至5000Q),測(cè)出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數(shù)，并記入表4-2中。表4-2電流源的外特性■、負(fù)載內(nèi)阻、rl(q)0200400600800100020005000Rs=1KQI'(Ma)U'(v)Rs=oI(mA)U(v)

按圖4-3線路接線，首先讀取7-3(a)線路兩表的讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)7-3(b)線路中恒流源Is(取R's=Rs),令兩表的讀數(shù)與7-3(a)時(shí)的數(shù)值相等，記錄Is之值，驗(yàn)證等效變換條件的正確性。表4-3電源等效變換實(shí)際電壓源實(shí)際電流源Rs(Q)Rl(Q)U(V)I(mA)Us(V)R's(Q)R'l(0)I'(mA)U'(V)Is(0)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.在測(cè)電壓源外特性時(shí)，不要忘記測(cè)空載時(shí)的電壓值，改變負(fù)載電阻時(shí)，不可使電壓源短路。在測(cè)電流源外特性時(shí)，不要忘記測(cè)短路時(shí)的電流值，改變負(fù)載電阻時(shí)，不可使電流源開(kāi)路。換接線路時(shí)，必須關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。六、預(yù)習(xí)思考題直流穩(wěn)壓電源的輸出端為什么不允許短路直流恒流源的輸出端為什么不允許開(kāi)路電壓源與電流源的外特性為什么呈下降