戴维南定理和诺顿定理实验报告.docxVIP

戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 掌握有源二端网络代维南等效电路参数的测定方法。 验证戴维南定理、诺顿定理和置换定理的正确性。 二、原理说明 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余 部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端网络）。 戴维南定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电压源与一个电阻的串联支 路来等效代替，此电压源的电压等于该有源二端网络的开路电压 U 0C ，其等效内阻 R0 等于该 网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。这一 串联电路称为该网络的代维南等效电路。 诺顿定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电流源与一个电阻的并联组 合来等效代替，此电流源的电流等于该有源二端网络的短路电流 ISC，其等效内阻 R0 定义 与戴维南定理的相同。 有源二端网络等效参数的测量方法 U0C、ISC 和 R0 称为有源二端网络的等效电路参数，可由实验测得。 （一）开路电压 U OC 的测量方法 （1）可直接用电压表测量。 （2）零示法测 U OC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。 为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 3-1 所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源 的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开， 测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。 图 3-1  图 3-2 （二）等效电阻 R0  的测量方法 （1）开路电压、短路电流法测 R0 1 该方法只实用于内阻较大的二端网络。因当内阻很小时，若将其输出端口短路则易损 坏其内部元件，不宜用此法。 该测量方法是：在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压 U0C，然后将其输出端短路，用电流表测其短路电流 ISC，则等效内阻为 RO ? U I OC SC （2）伏安法测 R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图 3-2 所示。根据外特性曲线求出斜率 tgφ，则内阻： RO ?tg?? ?U U ? ?I I  OC SC  。 (3)  若只有电压表及电阻器，没有电流表测短路电流，或者某些被测网络本身不允许 短路，则可在网络两端接入已知阻值为 R 的电阻器，测量该电阻两端电压 UR ，然后按下 式计算。 R0  ?( (U  OC  U  R  ) ?1) R (4) 半电压法测 R0 如图 3-3 所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读 数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 图 3-3 三、实验设备 万用表 RXDI--1 型电路原理实验箱 四、实验内容 被测有源二端网络如图 3-4(a)所示。 内容一：有源二端网络戴维南等效电路参数的测定  图 3-5 2 图 3-4 1、 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc、R  0  。 按图 3-4(a)接入稳压电源 Us =12V 和恒流源 Is =10mA，不接入 RL。测出 U 并计算出 R0，记录于表 1。 表 1  OC 和 Isc, UOC(V) ISC(mA) RO=Uoc/Isc (Ω) 2、负载实验 按图 3-4(a)接入 RL。改变 RL（0-10k?）阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，记录 于表 2。 表 2 U(V) I(mA) 3、有源二端网络等效电阻（入端电阻）的直接测量法。见图 3-4（a）。将被测有源网 络内的所有独立源置零（先断开电流源 I  S ，去掉电压源 U  S ，再将电路中的 C、D 两点间用 导线短接），然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档去测定负载 RL 开路时 的电阻，此即为被测网络的等效内阻 R0，或称网络的入端电阻 Ri。 A、B 两点间 4、用半电压法测量被测网络的等效内阻 R0 ，用零示法测量被测网络的开路电压 Uoc 。电路图及数据表格自拟。 内容二：戴维南定理的验证 取一只 10K 可调电位器，将其阻值调整到等于按内容一中的步骤 1 所得的等效电阻 R0 值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤 1 时所测得的开路电压 Uoc 值）相串联，电 3 路如图 表 3。 表 3 3-4(b)所示，仿照内容一中的步骤 2 测其外特性，对戴维南定理进行验证，记录于 U(V) I(mA) 内容三：诺顿定理的验证 取一只 10K 可调电位器，将其阻值调整到等于按内容一中的步骤 1 所得的等效电阻 R0 值，然后令其与直流恒流源（调到步骤 1 时所测得的短路电流 ISC 值）相并联，电路如 图 3