電壓源與電流源的等效變換

實驗四 電壓源與電流源的等效變換姓名學(xué)號專業(yè)實驗臺號實驗時間智能科學(xué)與技術(shù)132013.4.26一、 實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深對電流源及其外特性的認(rèn)識；掌握電流源和電壓源進(jìn)行等效變換的條件。二、 原理電壓源是給外電路提供電壓的電源，電壓源分理想電壓源和實際電壓源。理想電壓源的輸出電壓為恒定值，不隨外接負(fù)載變化。理想電壓源的電路模型及其伏安特性如圖4-1所示。圖4-1實際電壓源的輸出電壓隨外接負(fù)載變化。負(fù)載的阻值越大，電壓源的輸出電壓越高，當(dāng)負(fù)載的阻值達(dá)到無窮大時，實際電壓源的輸出電壓達(dá)到最大值。實際電壓源可以用一個理想電壓源與一個內(nèi)阻的串聯(lián)的電路模型表示。其伏安特性曲線如果4-2所示。圖4-2電流源是除電壓源以外的另一種形式的電源，它可以產(chǎn)生電流提供給外電路。電流源可以分為理想電流源和實際電流源。理想電流源可以向外電路提供一個恒值電流，不論外電路電阻的大小如何，其伏安特性曲線如圖4-3所示。圖4-3實際電流源當(dāng)其端電壓增加時，通過外電路的電流并非恒定值而是減小。端電壓越高，電流下降得越多；相反，端電壓越低通過外電路的電流越大，當(dāng)端電壓為零時，流過外電路的電流最大。實際電流源的電路模型及伏安特性曲線如圖4-4所示。某些器件的伏安特性具有近似理想電流源的性質(zhì)，如硅光電池，晶體三極管輸出特性等。本實驗中的電流源是用晶體管來實現(xiàn)的。圖4-5給出了晶體三極管在共基極連接時，集電極電流和集電極與集極間的電壓關(guān)系曲線?！璱lUI。二3nA[0=泌1航圖4-5一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，也可以看成是一個電流源。其具體說明如下圖所示。圖4-6三、實驗儀器和器材直流可調(diào)電壓0?30V板土15直流穩(wěn)壓電源和200mA恒流源電阻電位器三極管交直流電壓電流表/電流表標(biāo)準(zhǔn)型導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)型短接橋九孔實驗方板四、實驗內(nèi)容及步驟測繪理想電壓源的伏安特性曲線按圖4-7所示連接電路。將圖中的電壓源調(diào)至US=15V，負(fù)載電阻R為電阻箱。調(diào)整電阻箱阻值，測量負(fù)載電阻R兩端的電壓U、流過負(fù)載電阻R的電流I。測量數(shù)據(jù)記錄于表4-1

中。表4-1R/Q2004006008001KI/mA7638261913U/V14.915.014.915.015.0圖4-7測試?yán)硐腚娏髟吹姆蔡匦郧€按圖4-8所示連接電路。將圖中的電流源調(diào)至IS=15mA，負(fù)載電阻R為電阻箱。調(diào)整電阻箱阻值，測量負(fù)載電阻R兩端的電壓U、流過負(fù)載電阻R的電流I,測量數(shù)據(jù)記錄于4-2中。表4-2R/Q02004006008001KI/mA15.015.015.015.015.012.7U/V0.002.916.49.111.712.5圖4-8測試實際電流源的伏安特性曲線按圖4-9連接電路。RS=1KQ,IS=15mA，調(diào)整電阻箱阻值，測量負(fù)載R兩端的電壓U、流過負(fù)載R的電流I。測量結(jié)果記錄于表4-3中。表4-3R/Q02004006008001KI/mA15.012.510.79.38.37.5U/V0.052.894.55.96.97.6

電流源與電壓源的等效變換將實際電流源變換為等效的實際電壓源。變換后電壓源的參數(shù)為:R=1KQU=I-R=15mA?1KQ=15V等效電路如圖4-10所示。調(diào)整就阻箱阻值，測量負(fù)載（電阻箱）R兩端的電壓U、流過負(fù)載R的電流I。將結(jié)果記錄于表4-4中。表4-4五、思考題電壓源和電流源等效變換的條件是什么？Rs=R's,Is=Us/Rs恒壓源和恒流源是否能夠進(jìn)行等效變換？為什么？不能。恒壓源的輸出的輸出電流是可變的。而恒流源輸出電流是恒定的。若將實驗電路中負(fù)載電阻的阻值調(diào)到100千歐，則流過負(fù)載電阻的電