实验二：戴维宁定理的验证
一．实验目的：
(1) 用实验来验证戴维宁定理，加深戴维宁定理的理解；
(2) 学习直流仪器仪表的测量方法。
二．实验原理：
任何一个线性网络，如果只研究其中的一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作一个含源一端口网络，而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一个等效电压源来代替，该电压源的电动势E，等于这个含源一端口网络的开路电压Uoc，其等效内阻Rs等于这个含源一端口网络中各电源均为零时(电压源短路，电流源断开)无源一端口网络的入端电阻R，这个结论就是戴维宁定理。
三．实验内容及步骤：
(1) 按图(1)接线，改变负载电阻R，测量出UAB和IR的数值，特别注意要测量出R=∞及R=0时的电压和电流，填写下表：
图(1) 图(2)
(2) 测量无源一端口网络的入端电阻。将电流源去掉(开路)，电压源去掉(去除用导线短接)，再将负载电阻开路，测量AB两端的电阻RAB，该电阻即为网络的入端电阻。
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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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实验报告
一、 实验目的
1、 用实验来验证戴维宁定理
2、 学习直流仪器仪表的使用
二、 实验原理
图1
三、 实验步骤
1、求原电路中R4上的电流IL
从元件库中选取电压源、电阻，从仪表库中选取数字万用表（multimeter），将数字万用表的“+”端与电阻R2相连，并设定成测量直流电流。启动仿真开关，读出数字万用表显示负载电阻R4上的电流为IL=( )mA。如图2所示：
2、求戴维宁等效电路
将负载电阻RL去掉，接上数字万用表的两端。将数字万用表设定成测量直流电压，启动仿真开关，读出开路电压UOC=( )V，如图3所示；再将数字万用表设定成测量直流电流，启动仿真开关，读出短路电流ISC=( ) mA, 如图4所示。则戴维宁等效电阻RO=UOC/ISC=( )KΩ。
3、构建戴维宁等效电路，得到负载电阻R4的电流IL’
如图5所示：
四、 实验结论
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实验二 验证戴维宁定理
一、实验设计的目的
1．用实验验证戴维宁定理，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、实验仪器的选择
XST-1电工技术实验台和实验仪器挂箱
三、实验原理
戴维宁定理：任何一个有源二端线性网络，都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻R0串联的电源来等效代替。等效电源的电动势E就是有源二端网络的开路电压U0；等效电源
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《电路原理》
实 验 报 告
实验时间：20##/4/26
一、实验目的
1. 验证戴维宁定理
2. 测定线性有源一端口网络的外特性和戴维宁等效电路的外特性。
二、实验原理
戴维宁定理指出：任何一个线性有源一端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原一端口的开路电压
，其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻
，见图2-1。
图2-1 图2-2
1. 开路电压的测量方法
方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻与电压表的内阻
相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。
方法二：补偿法。其测量电路如图2-2所示，
为高精度的标准电压源，
为标准分压电阻箱，
为高灵敏度的检流计。调节电阻箱的分压比，
、
两端的电压随之改变，当
时，流过检流计的电流为零，因此
式中
为电阻箱的分压比。根据标准电压和分压比
就可求得开路电压
，因为电路平衡时
，不消耗电能，所以此法测量精度较高。
2. 等效电阻的测量方法
对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电阻可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法：
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实验三 叠加原理的验证
一、实验目的
验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
二、原理说明
叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。
三、实验设备
四、实验内容
实验线路如图6-1所示，用HE-12挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
图 6-1 基尔霍夫/叠加原理验证
1. 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。
2. 令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表6-1。
表 6-1
3. 令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表6-1。
4. 令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧）， 重复上述的测量和记录，数据记入表6-1。
5. 将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表6-1。
6. 将R5（330Ω）换成二极管 1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，数据记入表6-2。
7. 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。
表 6-2
故障2
五、实验注意事项
1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，并应正确判断测得值的＋、－号。
2. 注意仪表量程的及时更换。
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戴维南定理
学号： 姓名： 成绩：
一 实验原理及思路
一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的
等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。
本实验采用如下所示的实验电路图a
等效后的电路图如下b所示
测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。
二 实验内容及结果
⒈计算等效电压和电阻
计算等效电压：
Uoc=
=2.6087V。
计算等效电阻：R=
=250.355
⒉用Multisim软件测量等效电压和等效电阻
测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示
Ro=250.335
测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图
Uo=2.609V
⒊用Multisim仿真验证戴维南定理
仿真数据
原电路数据
等效电路数据
通过OriginPro 软件进行绘图，两条线一致。
⒋在实验板上测量等效电压和等效电阻
通过OriginPro 软件进行绘图，两条线基本一致。
由上面的数据及图线得知等效前后不影响电路的外特性，即验证了戴维南定理。
三 结论及分析
本实验，验证了戴维南定理即等效前后的电路的外特性不改变。
进行板上实验时，存在一定的误差，而使电路线性图不是非常吻合。可能是仪器的误差，数据不能调的太准确，也可能是内接和外接都有误差。
本实验最大的收获是学会用一些仿真软件，去准确的评估实际操作中的误差。
改进的地方是进行测量时取值不能范围太窄，要多次反复测量以防实验发生错误。
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