实验六戴维南定理――有源二端网络等效参数的测定(精).docxVIP

实验六戴维南定理戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定 有源二端网络等效参数的测定 一 ?实验目的 验证戴维宁定理、诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解； 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二.实验原理 1?戴维宁定理和诺顿定理 戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源U S和一个电阻 R S串 联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电 压U OC ,内阻R S等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短接，电流源开路后的 等效电阻R O。 诺顿定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电流源I S和一个电阻R S 并联组 成的实际电流源来代替，其中：电流源I S等于这个有源二端网络的短路短路I SC ,内阻R S等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短接,电流源开路后的等效 电阻R O。 U S、RS和IS、RS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 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U 0C ,然后再将其输出端短路，测其短路 VW 电流I S C,且内阻为：SC OC S I U R =。若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电 流。 (2伏安法 性曲线，如图6-1所示。开路电压为U OC ,根据外特性曲 线求出斜率tg (则内阻为： I U R ??== ? tg S另一种方法是测量有源二端网络的开路电压 U OC ,以及 额定电流I N和对应的输出端额定电压 U N ,如图6-1所示，则内阻为: 2 2 N N OC S I U U R -=。 (3 半电压法 如图6-2所示，当负载电压为被测网络开路电压 U OC 一 半时，负载电阻R L的大小(由电阻箱的读数确定即为被测 有源二端网络的等效内阻RS数值。 (4零示法 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成 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6-3所示。零示法测 量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较 ，当恒压源的输出电压 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 时恒压源的输出电压U ,即为被测有源二端网络的开路电压。 最大功率传输定理 电源向负载供电的电路如图6-2所示，图中R S为电源内阻,R L为负载电阻。 当电路电流 为I时，负载R L得到的功率为： 2S L L L S L =+U P I R R R R ?? =乂?？？？ 可见,当电源S U和S R确定后,负载得到的功率大小只与负载电阻 R L有关。 令L L =OdP dR ,解得:L S =R R时，负载得到最大功率：2S L Lmax S =4U P P R =0 L S =R R称为阻抗匹配，即电源的内阻抗与负载阻抗相等时，负载 可以得到最大功率。 也就是说，最大功率传输的条件是供电电路必须满足阻抗匹配。负载得到最大 功率时电路的功率： L S =50%P U I n=三.实验设备 1?直流数字电压表、直流数字毫安表（根据型号的不同，EEL —I型为单独的 MEL - 06组件，其余型号含在主控制屏上 恒压源（在主控制屏上，双路0~30V可调。 恒源流（0~500mA可调 EEL -23组件或EEL —18组件（含固定电阻、电位器、EEL -30组件或EEL - 51 组件、EEL — 52组件 四?实验内容 被测有源二端网络如图6-4所示. S-4 1.图6-4线路接入稳压源U S=12V和恒流源I S=20mA及可变电阻R L。 测开路电压U 0C:在图6-4电路中，断开负载R L,用电压表测量开路电压 U 0C, 将数据记入表6 -1中。 测短路电流I S :在图6-4电路中将负载R L短路，用电流表测量电流I S C,将数据记入表6-1 C 中。 表6-1 Uoc(Vlsc(mARs=Uoc/lsc 2?负载实验 测量有源二端网络的外特性：在图6-4电路中，改变负载电阻R L的阻值，逐点测 量对 应的电压、电流，将数据记入表6-2中。并计算有源二端网络的等效参数 U S 和R S。 表6-2 R L(?1000900800700600500400300200100 U(V l(mA 3.验证戴维南定理 (b)(a) (b) 测量有源二端网络等效电压流源的外特性：图6-5(a电路是图6-4的等效电流源 电路, 图中,电压源U S用恒压源的可调稳压输出端，调整到表6-1中的U OC数值，内 阻R S按表6-1中计算出来的R S (取整选取固定电阻。然后，用电阻箱改变负载电 阻R L的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表6-3中。表6-3 R