戴維寧定理和諾頓定理的驗證

實(shí)驗二戴維寧定理和諾頓定理的驗證──有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定一、實(shí)驗?zāi)康?.驗證戴維寧定理和諾頓定理的正確性，加深對該定理的理解。2.掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原理說明1.任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，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(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。戴維寧定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢Us等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)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。諾頓定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電流源與一個電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流Is等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流ISC，其等效內(nèi)阻R0定義同戴維南定理。Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2.有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法(1)開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(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，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UocR0＝──Isc如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路圖5-1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(luò)的外特性曲線，如圖5-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgφ，則內(nèi)阻△UUocR0＝tgφ＝──＝──?！鱅Isc也可以先測量開路電壓Uoc，圖5-2Uoc－UN則內(nèi)阻為R0＝────。IN(3)半電壓法測R0如圖5-2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時，負(fù)載電阻（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。(4)零示法測UOC圖5-3在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)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5-3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)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，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。三、實(shí)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0～30V12可調(diào)直流恒流源0～500mA13直流數(shù)字電壓表0～300V14直流數(shù)字毫安表0～500mA15萬用表1自備6可調(diào)電阻箱0～99999.9Ω1HE-197電位器1K/2W1HE-118戴維寧定理實(shí)驗電路板1HE-12四、實(shí)驗內(nèi)容被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖5-4(a)。(a)圖5-4(b)Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc(Ω)17.032.5523.11.用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc、R0和諾頓等效電路的ISC、R0。按圖5-4(a)接入穩(wěn)壓電源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。測出UOc和Isc,并計算出R0。（測UOC時，不接入mA表。）2.負(fù)載實(shí)驗按圖5-4(a)接入RL。改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。RL（Ω）03020051010002000∞U（v）00.924.758.4011.1513.4717I（mA）32.530.823.416.411.16.703.驗證戴維寧定理：從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1”時所測得的開路電壓Uoc之值）相串聯(lián)，如圖5-4(b)所示，仿照步驟“2”RL（Ω）03020051010002000∞U（v）00.924.758.4111.1513.4617I（mA）32.530.823.416.411.16.70五、實(shí)驗注意事項1.測量時應(yīng)注意電流表量程的更換。2.改接線路時，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1.在求戴維南或諾頓等效電路時，作短路試驗，測ISC的條件是什么？在本實(shí)驗中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗？請實(shí)驗前對線路5-4(a)預(yù)先作好計算，以便調(diào)整實(shí)驗線路及測量時可準(zhǔn)確地選取電表的量程。2.說明測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。七、實(shí)驗報告1.根據(jù)步驟2、3、4，分