实验五戴维南定理和诺顿定理的验证.doc

实验五戴维南定理和诺顿定理的验证──有源二端网络等效参数的测定一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性,加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二、原理说明 1. 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(或称为含源一端口网络)。戴维南定理指出: 任何一个线性有源网络, 总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替,此电压源的电动势 Us 等于这个有源二端网络的开路电压 Uoc , 其等效内阻 R 0等于该网络中所有独立源均置零( 理想电压源视为短接, 理想电流源视为开路) 时的等效电阻。诺顿定理指出: 任何一个线性有源网络, 总可以用一个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 Is 等于这个有源二端网络的短路电流 I SC, 其等效内阻 R 0 定义同戴维南定理。 Uoc 和R 0 或者 I SC和R 0 称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法(1) 开路电压、短路电流法测 R 0 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 Uoc , 然后再将其输出端短路,用电流表测其短路电流 Isc ,则等效内阻为 Uoc R 0= ── Isc 如果二端网络的内阻很小, 若将其输出端口短路, 则易损坏其内部元件, 因此不宜用此法。(2) 半电压法测 R 0 如图 5-1 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5-1 这种方法不易损坏内部元件,但存在电压表分流的误差。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注 1 可调直流稳压电源 0~ 30V 1 2 可调直流恒流源 0~ 500mA 1 3 直流数字电压表 0~ 200V 1 4 直流数字毫安表 0~ 2000mA 1 5 戴维南定理实验电路板 1 HE-12 6 可调电阻箱 0~ 欧1 HE-19 四、实验内容被测有源二端网络如图 5-2 (a) 。(a)图 5-2 (b) 1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc 、R 0 和诺顿等效电路的 I SC、R 0。按图 5-2 (a) 接入稳压电源 Us=12V 和恒流源 Is=10mA , 不接入 R L。测出 U Oc 和 Isc, 并计算出R 0。 2. 负载实验按图 5-2 (a) 接入 R L 。改变 R L 阻值,测量有源二端网络的外特性曲线。 U(v) I( mA ) Uoc (v) Isc (mA) R 0 =Uoc/Isc (Ω) Ω I 3. 验证戴维南定理: 从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻 R 0 之值, 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 之值) 相串联, 如图 5-2 (b) 所示, 仿照步骤“2”测其外特性,对戴氏定理进行验证。 U(v) I( mA ) 4. 有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的直接测量法。将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源 I S 断开,去掉电压源 U S ,并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连), 然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载 R L 开路时 A、B 两点间的电