有源二端网络等效参数的测量..docVIP

电工与电子技术实验报告 学院 专业 班 成绩评定 学号 姓名 教师签名 实验 3.3 实验项目 有源二端网络等效参数的测量 实验目的 （1）掌握有源二端网络的戴维南等效电路。 （2）验证戴维南定理，加深对该定理的理解。 （3）掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法。 （4）了解负载获得最大传输功率的条件。 实验仪器 序号 名称 型号规格 数量 备注 1 直流稳压电源 1台 2 数字万用表 1块 3 直流毫安表 1块 4 电工实验箱 1台 实验原理 有源二端网络 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做是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源。 有源二端网络的两种等效电路及参数 戴维南等效电路及电路参数 戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，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，其等效电阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源短接，理想电流源开路）时的等效电阻。 诺顿等效电路及电路参数 诺顿定理指出：任何一个线性有源二端网络，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，其等效电阻R0定义同戴维南定理。 有源二端网络等效电阻R0的测量方法 有源二端网络等效电阻的测量方法一般有以下两种： 伏安法测R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3.3.2所示。根据外特性曲线求出斜率，则电阻为 半电压法测R0 如图3.3.3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻则为被测有源二端网络的等效电阻值。 负载获得最大功率的条件 图3.3.4可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R0可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，RL为可变负载电阻，负载RL上消耗的功率P可由下式表示： 当RL=0或RL=∞时，电源输送给负载的功率均为零。 而以不同的RL值代入上式，则可求得不同的P值，其中必有一个RL值，使负载能从电源处获得最大的功率。 根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的RL为自变量，P为应变量，并使，即可求得最大功率传输的条件。即 当满足时，负载从电源获得的最大功率为： 这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 实验内容及要求 基础实验：伏安法测量戴维南等效电路参数 实验电路如图3.3.5所示，按图所示接线。 调节直流稳压电源，使输出电压U1=12V，并保持不变。 将负载RL开路，测网络a、b两端的开路电压UOC ，记录在表3.3.1中。 将负载RL短路，测该支路短路电流ISC ，将数据记录在表3.3.1中。 连接负载RL ，按表3.3.1中的要求改变负载RL ，测得RL 为不同阻值时所对应的Uab和I ，将数据记录在表3.3.1中。 根据表3.3.1 ，画出有源二端网络N伏安特性曲线于图3.3.6中，利用伏安特性求R0 。 根据开路电压UOC与负载R0得到有源二端网络N的戴维南等效电路，如图3.3.7所示。 表3.3.1 短路 100 200 270 470 600 1000 开路 （V） 2.05 3.08 3.55 4.33 4.64 5.16 5.99 I（mA） 20.5 15.4 13.0 9.3 7.8 5.1 0 （二）伏安法验证戴维南定理 实验电路图如图3.3.7所示，按图接线，按操作测出值于表3.3.2，比较验证戴维南定理。 最大负载功率条件： （1）根据表3.3.2，计算出负载获得的功率P； （2）根据实验结果，画出P-RL曲线，如图3.3.8所示，说明负载获得最大功率的条件。 表3.3.2 短路 100 200 270 470