实验三戴维南定理及诺顿定理的验证.doc

戴维南定理和诺顿定理的验证一、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 ( Us )和 R 0 或者 I SC(I S )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) 伏安法测 R 0 用电压表、电流表测出有源二端网图 3-1 有源二端网络外特性曲线络的外特性曲线,如图 3-1 所示。根据外特性曲线求出斜率 tgφ,则内阻△UU oc R 0= tgφ= ──= ──。△I Isc 也可以先测量开路电压 Uoc , 再测量电流为额定值 I N 时的输出图 3-2 半电压法测 R 0 电路 U oc-U N 端电压值 U N, 则内阻为 R 0= ────。 I N (3) 半电压法测 R 0 如图 3-2 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。 U I A B I U O ΔU ΔI φ sc oc 被测有源网络 V U U R0 RL oc/2 S 被测有源网络 R 稳压电源 V U 0 U S (4) 零示法测 U OC图 3-3 零示法测 U OC 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 3-3 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 DGJ-05 2 可调直流恒流源 0~ 500mA 1 DGJ-05 3 直流数字电压表 0~ 200V 1 DGJ-05 4 直流数字毫安表 0~ 200mA 1 DGJ-05 5 数字万用表 VC9801A+ 2 自备 6 可调电阻箱 0~ Ω1 DGJ-05 7 电位器 1K/2W 1 DGJ-05 8 戴维南定理实验电路板 1 DGJ-05 四、实验内容被测有源