戴维南定理及诺顿定理研究 实验报告 .pdfVIP

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戴维南定理及诺顿定理研究实

验报告

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电路基本实验（二）——戴维南定理及诺顿定理研

究

实验目的

学习测量有源线性一端口网络的戴维南等效电路参数。

用实验证实负载上获得最大功率的条件。

探讨戴维南定理及诺顿定理的等效变换。

掌握间接测量的误差分析方法。

实验原理及方法

实验原理

在有源线性一端口网络中，电路分析时，可以等效为一个简单的电压源和

电阻串联（戴维南等效电路）或电流源与电阻并联（诺顿等效电路）的简单电

路。

戴维南定理：任何一个线性有源一端口网络，对外电路而言，它可以用一

个电压源和一个电阻的串联组合电路等效，该电压源的电压等于该有源一端口

网络在端口处的开路电压，而与电压源串联的等效电阻等于该有源一端口网络

中全部独立源置零后的输入电阻。

诺顿定理：任何一个线性有源一端口网络，对外电路而言，它可以用一个

电流源和一个电导的并联组合电路等效，该电流源的电流等于该有源一端口网

络在端口处的短路电流，而与电流源并联的电导等于该有源一端口网络中全部

独立源置零后的输入电导。

实验方法

(1)、测定有源线性一端口网络的等效参数：自行设计一个至少含有两个独

立电源、两个网孔的有源线性一端口网络的实验电路，列出相应测量数据的表

格。在端口出至少用两种不同的方法测量、计算其戴维南等效电路参数。

具体使用方法有：

方法一：短路短路法——用高内阻电压表直接测量a、b端开路电压，则就

是等效的开路电压Uoc；再用低内阻的电流表测量a、b端短路电流Isc，则等

效内阻Reg=Uoc/Isc。

方法二：半偏法——用高内阻电压表直接测量开路电压Uoc后，接负载电

阻RL。调节RL，测量负载电阻RL的电压U，当U=Uoc/2时，RL=Reg。

方法三：控制变量法——控制电压源或者电流源输出不变，调节RL的大

小，读出电压电流表的读数。

若Req过小，短路电流Isc会太大，这时候就不能测量短路电流，只可测

量网络的外特性曲线上除了Uoc和Isc两点外的任两点的电流I1、I2和电压

U1、U2，利用公式计算Uoc和Reg

Uoc=U1+I1RegUoc=U2+I2Reg

(2)、负载上最大功率的获得：仍用(1)设计的电路，改变负载电阻RL的

值，测量记录端口处U、I值，找出负载上获得最大功率时的RL值，并于理论

值进行比较。

(3)、研究戴维南定理：用(1)中任一中测量方法获得的等效电路参数组成

电路，测量端口参数，检查测量的端口参数是否落在其外特性曲线上。

(4)、用测量计算的等效参数组成诺顿等效电路，用数据检验与戴维南定理

的互通性。

三．实验线路

US

R1

R2

R3

IS

RL

参数：R1=400Ω；R2=1000Ω；R3=800Ω；IS=8mA；US=5V。

使用设备及编号

设备名称：GDDS高性能电工电子实验台

数据、图表及计算

测定有源线性一端口网络的等效参数

（1）开路、短路法

UOC=13.45V；ISC=10.61A；Reg=UＯＣISC≈1268Ω。

（2）半偏法

当RL=0时，UOC=13.45。

当U=UOC2时，Reg=1268Ω；ISC=UOCReg≈10.61A。

负载上最大功率的获得

以电阻箱为负载，以其阻值为变量，由1中Reg=1268Ω，猜测当阻