有源二端网络等效参数的测量实验报告..docVIP

实验3.3 有源二端网络等效参数的测量 实验目的 掌握有源二端网络的戴维南等效电路。 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法。 了解负载获得最大传输功率的条件。 实验仪器 1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱 三、实验原理 1.有源二端网络 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。 有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源。 2.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RO等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。 戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为UOC(US)和RO。 3.有源二端网络等效电阻RO的测量方法: （1）伏安法测RO 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示。根据外特性曲线求出斜率tg,则电阻为 RO=tg= （2）半电压法 4.负载获得最大功率的条件 下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型,RO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，是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RL=RO 当满足RL=RO时，负载从电源获得的最大功率为 这时，称此电路处于“匹配”状态。 四、实验步骤及数据 （一）伏安法测量戴维南等效电路参数 （1）实验电路入图2所示。 （2）调节直流稳压电源，使输出电压U1=12V，并保持不变。 （3）将负载RL开路，测网络a、b两端的开路电压UOC，记录。 （4）将负载RL短路，测该支路短路电流ISC，记录数据。 （5）连接负载RL，按表中的要求改变负载RL，测得RL为不同阻值时所对应得Uab和I，记录数据。 （6）利用表中数据，画出有源二端网络N伏安特性曲线,利用伏安法求RO. （7）根据开路电压UOC与负载RO得到有源二端网络N的戴维南等效电路。 短路 100 200 270 470 600 1000 开路 (V) 2.00 3.10 3.50 4.18 4.60 5.10 6.00 (mA) 20.0 15.0 12.5 9.0 7.0 5.0 0.0 由图可得，RO=200Ω，UOC=6V （二）伏安法验证戴维南定理 （1）实验电路如图3所示的有源二端网络N的戴维南等效电路，按图接线。 （2）调节稳压电源，使输出电压为UOC，串联电阻数值为RO。 （3）按表改变RL，测量不同数值RL所对应的Ua’b’、I’,记录结果。 （4）根据2个表绘出伏安法特性曲线，进行比较验证戴维南定理。 最大负载功率条件: (1)根据表2，计算出负载获得的功率P=Ua’b’I’。 （2）根据实验结果，画出P-RL曲线，说明负载获得最大功率的条件。 短路 100 200 270 470 600 1000 开路 RO=200Ω 2.00 3.02 3.40 4.20 4.52 5.01 6.03 20.1 15.0 12.7 9.0 7.5 5.0 0.0 40.2 45.3 43.18 37.8 33.9 25.05 0.0 （三）设计一个实验验证诺顿定理 1）测量诺顿等效电路参数 （1）测量上图所示电路的短路电流I。 （2）测量上图所示电路的开路电压U。 （3）根据半电压法，调动滑动变阻器，当电压为U的一半时，将RL从电路断开，用万用表测量其阻值，此时RL的阻值就是等效电路RO的阻值。 （4）将滑动变阻器RL换为定值电阻RL’,改变RL’，测得为不同阻值时所对应的和，记录数据，画出伏安特性曲线。 （5）根据短路电流I与RO得到有源二端网络N的诺顿等效电路。 短路 100 200 270 470 600 1000 开路 RO= Ω,I= mA 2）伏安法验证诺顿定理 （1）实验电路如上图所示的有源二端网络N的诺顿等效电路。 （2）调节恒流源，使其输出电流为I，并联电阻RO。 （3）改变RL的电阻，测量测得为不同阻值时所对应的的’和，记录数据，画出伏安特性曲线。 （4）比较2条伏安特性曲线，验证诺顿定理。 短路 100 200 270 470 600 1000 开路