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N_s，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N_s的开路电压u_oc，而电阻等于该网络中所有的独立电源置零后的输入电阻R_eq。如图4-1所示。

                                   （a）                           (b)

                                                        图4-1

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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N_s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=u_oc－R_eq×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N_s在端口1-1’处的开路电压u_oc和短路电流i_sc，即可得出戴维南等效电阻：R_eq = 。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N_s在端口1-1’处的开路电路电压u_oc，然后接上一个已知负载电阻R_L，测出u_L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N_s变成无源二端网络N_o，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N_o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，u_s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u_s的电源电压为15V。

2.       首先测量开路电压u_oc。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R_eq(=)。

图4-6

4.       根据表4-1测量数据计算R_eq

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。U_oc接直流稳压电源，R_eq用可变电阻或相近似的标准电阻，R_eq数值以u_oc/i_sc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u_s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N_s，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N_s的开路电压u_oc，而电阻等于该网络中所有的独立电源置零后的输入电阻R_eq。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N_s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=u_oc－R_eq×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N_s在端口1-1’处的开路电压u_oc和短路电流i_sc，即可得出戴维南等效电阻：R_eq = 。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N_s在端口1-1’处的开路电路电压u_oc，然后接上一个已知负载电阻R_L，测出u_L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N_s变成无源二端网络N_o，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N_o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，u_s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u_s的电源电压为24V。

2.       首先测量开路电压u_oc。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R_eq(=)。

图4-6

4.       根据表4-1测量数据计算R_eq

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。U_oc接直流稳压电源，R_eq用可变电阻或相近似的标准电阻，R_eq数值以u_oc/i_sc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u_s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