实验三 戴维南定理的验证
一、实验目的
1. 验证戴维南定理。
2. 加深对等效电路概念的理解。
3. 掌握测量有源二端网络等效电路参数的方法。
二、实验原理与说明
由戴维南定理可知：任何一个线性含源二端网络Ns，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效，此电压源的电压等于该网络Ns的开路电压uoc，而电阻等于该网络中所有的独立电源置零后的输入电阻Req。如图4-1所示。
（a） (b)
图4-1
上述的有源二端网络与含源支路完全等效是指它们的外部特性完全相同，即有源二端网络Ns在端口1-1’处与含源支路在1-1’处，都接入同样大小负载，则流过负载的电流完全相等。
由含源支路的外部特性不难得出有源二端网络的外部特性：u=uoc－Req×i,其伏安特性曲线如图4-2所示。由此可见，只要测出有源二端网络Ns在端口1-1’处的开路电压uoc和短路电流isc，即可得出戴维南等效电阻：Req = 
。但是一些有源二端网络是不充许短路的，测量短路电流会损坏电路内部元件，因此可以间接地进行测定。
图4-2
首先测出有源二端网络Ns在端口1-1’处的开路电路电压uoc，然后接上一个已知负载电阻RL，测出uL及i，如图4-3所示，则
图4-3
求戴维南等效电阻还可以用下面的方法。首先把有源二端网络Ns变成无源二端网络No，即将有源二端网络中的独立电源去掉（电压源用短路线代替，电流源开路）。然后在无源二端网络No端口1-1’处施加已知电压u并测出电流i，如图4-4所示。
图4-4
三、实验内容与方法
1. 按图4-5联接电路，us接直流稳压电源。经实验指导教师检查后，接通电源。调节电源电压粗、细调旋钮，使us的电源电压为24V。
2. 首先测量开路电压uoc。然后在电路的1-1’端接入表4-1中所给出的电阻，并测量所对应的电压和电流，并记入表4-1中
图4-5
表4-1
3. 按图4-6联接电路。即将有源二端网络变成无源二端网络后，在其1-1’端加电压15V（在1-1’端接直流稳压电源），测出电流I，计算Req(=
)。
图4-6
4. 根据表4-1测量数据计算Req
5. 根据上面所得的戴维南等效电路参数，组成等效电路，如图4-7所示。Uoc接直流稳压电源，Req用可变电阻或相近似的标准电阻，Req数值以uoc/isc为准。重复步骤2，将所测数据记入表4-2中，并与表4-1的数据对照验证戴维南等效定理。
图4-7
表4-2
四、注意事项
1. 在实验前，应根据电路预先估算所要测量电压，电流的方向和最大值，以正确联接测量仪表，选择测量仪表的量程。
2. 在实验步骤3中，应将原电路中的电压源us去掉后，再用短路线来替换。切不可直接用短路线联接电源两端，以免损坏设备。
3. 考虑到电表内阻的影响，在实验步骤1，5中，电表接法应一致。
五、实验报告
1. 列出所有测量和计算的数据
2. 画出原网络端点的伏安特性曲线和戴维南等效电路端点的伏安特性曲线。
3. 说明戴维南定理的验证情况。
六、实验设备
1. 通用电工实验室设备 1台
2. 万用表 UT61A 1块
3. 直流电流表 0-2A 1块
4. 电阻元件 330、510、750、1K、1.5K、2K、2.4K、3K、4.7K 各1只
5. 可变电阻器 10K 1只
6. 单掷开关 2只
7. 联接导线 若干
第二篇：实验三 戴维南定理的验证
实验三 戴维南定理的验证
一、实验目的
1. 验证戴维南定理。
2. 加深对等效电路概念的理解。
3. 掌握测量有源二端网络等效电路参数的方法。
二、实验原理与说明
由戴维南定理可知：任何一个线性含源二端网络Ns，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效，此电压源的电压等于该网络Ns的开路电压uoc，而电阻等于该网络中所有的独立电源置零后的输入电阻Req。如图4-1所示。
（a） (b)
图4-1
[
上述的有源二端网络与含源支路完全等效是指它们的外部特性完全相同，即有源二端网络Ns在端口1-1’处与含源支路在1-1’处，都接入同样大小负载，则流过负载的电流完全相等。
由含源支路的外部特性不难得出有源二端网络的外部特性：u=uoc－Req×i,其伏安特性曲线如图4-2所示。由此可见，只要测出有源二端网络Ns在端口1-1’处的开路电压uoc和短路电流isc，即可得出戴维南等效电阻：Req = 
。但是一些有源二端网络是不充许短路的，测量短路电流会损坏电路内部元件，因此可以间接地进行测定。
图4-2
首先测出有源二端网络Ns在端口1-1’处的开路电路电压uoc，然后接上一个已知负载电阻RL，测出uL及i，如图4-3所示，则
图4-3
求戴维南等效电阻还可以用下面的方法。首先把有源二端网络Ns变成无源二端网络No，即将有源二端网络中的独立电源去掉（电压源用短路线代替，电流源开路）。然后在无源二端网络No端口1-1’处施加已知电压u并测出电流i，如图4-4所示。
图4-4
三、实验内容与方法
1. 按图4-5联接电路，us接直流稳压电源。经实验指导教师检查后，接通电源。调节电源电压粗、细调旋钮，使us的电源电压为15V。
2. 首先测量开路电压uoc。然后在电路的1-1’端接入表4-1中所给出的电阻，并测量所对应的电压和电流，并记入4444444444444444444444444444444表4-1中
图4-5
表4-1
3. 按图4-6联接电路。即将有源二端网络变成无源二端网络后，在其1-1’端加电压15V（在1-1’端接直流稳压电源），测出电流I，计算Req(=
)。
图4-6
4. 根据表4-1测量数据计算Req
5. 根据上面所得的戴维南等效电路参数，组成等效电路，如图4-7所示。Uoc接直流稳压电源，Req用可变电阻或相近似的标准电阻，Req数值以uoc/isc为准。重复步骤2，将所测数据记入表4-2中，并与表4-1的数据对照验证戴维南等效定理。
图4-7
表4-2
四、注意事项
1. 在实验前，应根据电路预先估算所要测量电压，电流的方向和最大值，以正确联接测量仪表，选择测量仪表的量程。
2. 在实验步骤3中，应将原电路中的电压源us去掉后，再用短路线来替换。切不可直接用短路线联接电源两端，以免损坏设备。
3. 考虑到电表内阻的影响，在实验步骤1，5中，电表接法应一致。
五、实验报告
1. 列出所有测量和计算的数据
2. 画出原网络端点的伏安特性曲线和戴维南等效电路端点的伏安特性曲线。
3. 说明戴维南定理的验证情况。
六、实验设备
1. 通用电工实验室设备 1台
2. 万用表 1块
3. 直流电流表 1块
4. 电阻元件
5. 可变电阻器 10K 1只
6. 单掷开关 2只
7. 联接导线 若干
第三篇：验证戴维南定理实验报告
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。 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。
三、仪器设备和选用挂箱
四、实验内容
被测有源二端网络如图3-4(a)所示。
图3-4
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。 按图3-4(a)接入稳压电源Us = 12V和恒流源Is = 10mA，不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC时，不接入直流毫安表。）
表3-1 用开路电压、短路电流法测定Uoc和ISC
2. 负载实验
按图3-4(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。
表3-2 测量有源二端网络的外特性
3. 验证戴维南定理
从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。
表3-3 测量戴维南等效电路的外特性
4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图3-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。
图3-5
5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图3-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0，或称网络的入端电阻Ri 。 用此法测得的电阻为:527Ω
6. 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。线路及数据表格自拟。
五、实验注意事项
1. 测量时应注意电流表量程的更换（对GDS-10）。 2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。
3. 用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。
4. 用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于UOC，再按图3-3测量。 5. 改接线路时，要关掉电源。
6. 在戴维南、诺顿等效电路中的内阻R0为计算值，实验挂箱上无此电阻，需要用DG09挂箱上的电位器提供该电阻。调节电位器，并用万用表测量。使用万用表时转换开关要调节到相应的量程档位上。
六、实验数据处理
（1）戴维南定理的验证
（2）诺顿定理的验证
(3)R0的理论值为[(330+510)*10]/(330+510+10)+510=520Ω,则： 由1中测得的R0值的相对误差为:(533-520)/520*100%=2.5%; 由5中测得的R0值的相对误差为:（527-520）/520*100%=1.35%; 由6中测得的R0值的相对误差为：（526-520）/520*100%=1.15%. U的理论值为12+520*0.01=17.2v,则： 由1中测得的U值的相对误差为：（17.2-16.69）/17.2*100%=2.97%； 由6中测得的U值的相对误差为：（17.2-17.08）/17.2*100%=0.70%。
七、实验结论及误差分析
有以上二图分析可知，在实验测定误差允许的范围内，等效电路与原电路外特性一致。戴维南原理正确，即任何有缘二端口网络均可等效为一个电压源和一个电阻串联组合，其中电压源US大小就是有源二端电路的开路电压Uoc；电阻R0大小是有源二端电路除去电源的等效电阻R0。用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压时存在一定的误差,这些误差主要来源于实验操作的不当,读数时存在差异,实验仪器本身的不精确等等,这些都是导致误差的原因。