实验一、戴维南定理

一、实验目的：

1、          深刻理解和掌握戴维南定理。

2、          初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图。

3、          初步掌握Multisim软件中的Multimeter、Voltmeter、Ammeter等仪表的使用以及DC Operating Point、Parameter Sweep等SPICE仿真分析方法。

4、          掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪表的使用。

二、实验内容：

1、          计算等效电压和等效电阻；

2、          用Multisim软件测量等效电压和等效电阻；

3、          用Multisim软件仿真验证戴维南定理；

4、          在实验板上测试等效电压和等效电阻；

5、          在实验板上验证戴维南定理；

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实验三     戴维南定理和诺顿定理实验

一、实验目的

1．  通过实验验证戴维南定理和诺顿定理，加深理解等效电路的概念

2．  学习用补偿法测量开路电压

二、原理

       1．戴维南定理：一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换。

       诺顿定理：一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电流源和电导的并联组合等效电路。

       以上等效变换的电路如图3-1所示。

(a) 线性含源一端口电路     (b) 基于戴维南定理的替代电路  (c) 基于诺顿定理的替代电路

图3-1 等效变换图

       2．含源一端口网络开路电压的测量方法

（1）直接测量法：

       当电压表内阻R_v相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量器开路电压U_oc。

（2）补偿法：

当电压表内阻R_v相比不可忽略时，补偿法可以消除或减小电压表内阻在测量中产生的误差。

图3-2

       3．测量一端口网络输入端等效电阻R_i

（1）测量含源一端口网络的开路电压U_oc和短路电流I_sc，则

（2）将含源一端口网络除源，化为无源网络P，然后按图接线，测量U_s和I，则

图3-3

三、实验仪器和器材

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实验五  戴维南定理和诺顿定理

一、实验目的

1.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对两个定理的理解。

2.掌握含源二端网络等效参数的一般测量方法。

3.验证最大功率传递定理。

二、原理说明

戴维南定理与诺顿定理在电路分析中是一对“对偶”定理，用于复杂电路的化简，特别是当“外电路”是一个变化的负载的情况。

在电子技术中，常需在负载上获得电源传递的最大功率。选择合适的负载，可以获得最大的功率输出。

1.戴维南定理

任何一个线性有源网络，总可以用一个含有内阻的等效电压源来代替，此电压源的电动势Es等于该网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro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。

2.诺顿定理

任何一个线性含源单口网络，总可以用一个含有内阻的等效电流源来代替，此电流源的电流Is等于该网络的短路电流Isc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

Uoc、Isc和Ro称为有源二端网络的等效参数。

3.最大功率传递定理

在线性含源单口网络中，当把负载RL以外的电路用等效电路(Es+Ro或Is∥Ro)取代时，若使R_L=Ro,则可变负载R_L上恰巧可以获得最大功率：

P_MAX=I_sc2·R_L/4=Uoc2/4_RL…………………………（1）

4.有源二端网络等效参数的测量方法

⑴开路电压Uoc的测量方法

①直接测量法

直接测量法是在含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，如图5-1(a)所示。它适用于等效内阻Ro较小，且电压表的内阻Rv>>Ro的情况下。

②零示法

在测量具有高内阻(Ro>>Rv)含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5-1(b)所示。

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戴维南定理和诺顿定理的验证实验报告

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。 戴维南定理和诺顿定理的验证─有源二端网络等效参数的测定

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电路基本实验（二）——戴维南定理及诺顿定理研究

一． 实验目的

1） 学习测量有源线性一端口网络的戴维南等效电路参数。 2） 用实验证实负载上获得最大功率的条件。 3） 探讨戴维南定理及诺顿定理的等效变换。 4） 掌握间接测量的误差分析方法。 二． 实验原理及方法 1. 实验原理

在有源线性一端口网络中，电路分析时，可以等效为一个简单的电压源和电阻串联（戴维南等效电路）或电流源与电阻并联（诺顿等效电路）的简单电路。 戴维南定理：任何一个线性有源一端口网络，对外电路而言，它可以用一个电压源和一个电阻的串联组合电路等效，该电压源的电压等于该有源一端口网络在端口处的开路电压，而与电压源串联的等效电阻等于该有源一端口网络中全部独立源置零后的输入电阻。

诺顿定理：任何一个线性有源一端口网络，对外电路而言，它可以用一个电流源和一个电导的并联组合电路等效，该电流源的电流等于该有源一端口网络在端口处的短路电流，而与电流源并联的电导等于该有源一端口网络中全部独立源置零后的输入电导。 2. 实验方法

(1)、测定有源线性一端口网络的等效参数：自行设计一个至少含有两个独立电源、两个网孔的有源线性一端口网络的实验电路，列出相应测量数据的表格。在端口出至少用两种不同的方法测量、计算其戴维南等效电路参数。 具体使用方法有：

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实验三 诺顿定理、电容及三相电路

一、实验目的：

1.用实验验证诺顿定理，加深对诺顿定理的印象；

2.用实验仿真电容在交流电下的工作情况，得到电压有效值变化情况；

3.验证星形线电压和相电压、线电流和相电流的关系。

二、实验原理：

1. 含源线性单口网络N，就其单口来看，可以等效为一个电流源和一个电阻并联组成，电流源的电流等于该网络N的短路电流，该电阻即为该网络独立元置零时的等效电阻。

2. 电容通交阻直，即交流电可以通过电容，而直流电不可以。但当接通电源的瞬间，电容的电压的有效值为电源电压；随着时间流逝，电容电路稳定下来，电压的瞬时值为正弦图像。

3. 三相电路的线电流和相电流、线电压和相电压的关系；

三、实验过程：

1.诺顿定理

如图连接下面两电路

可以通过求开路电压，等效电阻的方式，求得与原电路图等效的诺顿图，然后进行验证。验证结果，如图所示，电流表的示数由电路误差引起，可以忽略，故诺顿定理得证。

2.电容

如图连接电路图

示波器波形

刚开始给电容充电时电压波形

电容电路稳定后的电压波形

通过波形图，可以看出，随着时间流逝，电容的电压瞬时值仍是变化的，成正弦变化，但电压有效值在随着时间而减小。

3.三项电路

A.如图连接电路

当开关在Y时

当开关不在Y时

B.测得实验数据

（1）．当开关Y使电阻工作时，使电路处于对称工作状态，在下表中，记录各电压表和各电流表的读数。

  （2）．当开关Y使电容C接到电路中时，使电路处于不对称工作状态，在下表中，记录各电压表和各电流表的读数。

当开关S断开时，没有中性线时

C.实验结果分析

负载对称时：

，

、之间近似满足关系：

同理：、和、之间的关系也基本满足

      

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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

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

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻

图3-1也可以先测量开路电压Uoc， 再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为

(3) 半电压法测R0 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。

图3-2 (4) 零示法测UOC

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UOC。

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实验五　戴维南定理和诺顿定理的研究

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U_S等于这个有源二端网络的开路电压U_OC， 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I_S等于这个有源二端网络的短路电流I_SC，其等效电阻R₀定义同戴维南定理。

U_OC（U_S）和R₀或者I_SC（I_S）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U_OC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I_SC，则等效电阻为

 　　　  　　                  　U_OC

　　                      R₀＝ ──── 

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