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实验5 戴维南定理的验证
一、实训目的
1. 验证戴维南定理的正确性,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. 任何具有两个出线端的部分电路称为二端网络。若网络中含有电源称为有源二端网络,否则称为无源二端网络。
戴维南定理:任何一个线性有源二端网络,对外电路来说,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R0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。
诺顿南理指出: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ISC,其等效内阻R0定义同戴维南定理。
Uoc(Us)和R0或者ISC(IS)和R0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R0
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
R0= ──
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) 伏安法测R0 图5-1有源二端网络外特性曲线
用电压表、电流表测出有源二端网
络的外特性曲线,如图5-1所示。根据
外特性曲线求出斜率tgφ,则内阻
△U Uoc
R0=tgφ= ──=──
△I Isc
也可以先测量开路电压Uoc, 图5-2半电压法测R0电路
再测量电流为额定值IN时的输出
Uoc-UN
端电压值UN,则内阻为 R0=────
IN
(3) 半电压法测R0
如图5-2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。
(4) 零示法测UOC 图5-3零示法测UOC电路
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5-3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。
三、实训设备
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
屏上
2
可调直流恒流源
0~200mA
1
屏上
3
直流电压表
0~200V
1
屏上
4
直流毫安表
0~2000mA
1
屏上
5
万用表
1
自备
6
电阻器
若干
DDZ-11
7
可调电阻箱
0~99999Ω
1
DDZ-12
8
电位器
1k/2W
1
DDZ-12
四、实训内容
根据如图线路,按实验要求接好实训线路。
(a) 实验电路图(b)等效图
Uoc
(v)
Isc
(mA)
R0=Uoc/Isc
(Ω)
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效
电路的Uo