2010电工电子实验指导内容.doc

2.3 戴维南定理 一、实验目的 1．掌握线性含源二端网络等效参数的测量方法。 2．验证戴维南定理。 二、实验原理 戴维南定理指出：任何一个线性含源二端网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原含源二端网络的开路电压UOC,其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时输入端等效电阻Req，见图2.3-1。 图2.3-1 线性含源二端网络等效电路 图2.3-2补偿法测量电路 1．开路电压的测量方法 方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻Req与电压表的内阻Rv相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。 方法二：补偿法。其测量电路如图2.3-2所示，E为高精度的标准电压源，R为标准分压电阻箱，G为高灵敏度检流计。调节电阻箱的分压比，c、d两端的电压随之改变，当Ucd＝Uab时，流过检流计G的电流为零，因此 Ucd＝Uab＝E＝KE 式中，K＝为电阻箱的分压比。根据标准电压E和分压比K就可求得开路电压Uab，因为电路平衡时IG=0，不消耗电能，所以此法测量精度较高。 2．等效电阻Req的测量方法 对于已知的线性有源一端口网络，其输入端等效电阻Req可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法： 方法一：将有源二端口网络中的独立源都去掉，在ab端外加一已知电压U，测量一端口的总电流I总，则等效电阻Req＝ 实际的电压源和电流源都具有一定的内阻，它并不能与店员本身分开，因此在去掉电源的同时，也把电源的内阻去掉了，无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度，因而这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。 方法二：测量ab端的开路电压Uoc及短路电流ISC则等效电阻 Req＝ 图2.3-3 测量电路图 图2.3-4戴维南等效电路 这种方法适用于ab端等效电阻Req较大，而短路电流不超过额定值的情况，否则有损坏电源的危险 方法三：半电压测量法 测量电路如图2.3-3所示，第一次测量最ab端的开路UOC，第二次在ab端接一已知电阻RL(负载电阻)，测量此时a、b端的负载电压U，则a、b端的有效电阻Req为： Req＝（－1）RL 第三种方法克服了前两种方法的缺点和局限性，在实际测量中常被采用。 3．如果用电压等于开路电压UOC的理想电压源与等效电阻Req相串联的电路（称为戴维南等效电路，参见图2.4-4）来代替原有源二端网络，则它的外特性U=f(I)应与有源二端网络的外特性完全相同。实验原理电路见图2.3-5b。 (a) 有源二端网络 (b) 等效电路 图2.3-5实验原理电路 预习内容 在图2.3-5(a)中设E1=3V，E2=6V，R1=R2=1KΩ，根据戴维南定理将AB以左的电路简化为戴维南等效电路。即计算图示虚线部分的开路电压Uoc及等效内阻Req值。 仪器设备 1．模拟/数字电路实验箱 2．直流毫安表 3．数字万用表 4．直流稳压电源 实验内容与步骤 1.测定有源二端网络的开路电压UOC和等效电阻Req 按图2.4-5(a)接线，经检查无误后，采用直接测量法测定有源二端网络的开路电压UOC。电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻Req。 测定有源二端网络的等效电阻Req 在图2.3-5(a)中移去RL及E1、E2用短路线代替,用万用表欧姆档测量b、c两端电阻Req= 2．测定有源二端网络的外特性 调节电位器R4即改变负载电阻RL之值，在不同负载的情况下，测量相应的负载端电UL，共取五个点将数据记入表2.3-1中。 3．测定戴维南等效电路的外特性 将另一路直流稳压电源的输出电压调节到等于实测的开路电压UOC值，以此作为理想电压源，调节电位器R6，使R5＋R6＝Req，并保持不变，以此作为等效内阻，将两者串联起来组成戴维南等效电路。按图2.3-5(b)接线，经检查无误后，重复上述步骤测出负载电压U’L，并将数据记入表2.3-1中。 表2.3-1实验数据 RL 图3-5(a) UL 图3-5(a) U’L 4．按图2.3-5(b)电路，测量RL支路的电压，利用IL= UL/ RL 计算IL。改变RL值,测出所对应的URL值,计算出相应的功率PRL(=URL×IL)。（一个线性含源二端网络，当所接的负载RL等于其等效内阻Req时，则负载获得最大功率。）所测数据填入自拟表格中。 实验报告要求 1．在同一坐标纸上作出两种情况下的外特性曲线，做适当分析。判断戴维南定理的正确性。 2．绘制功率特性曲线р=?(RL)，并分析得出结论。  2.4 频率特性及RLC串联交流电路 一、实验