实验五 电压源与电流源的等效变换

一、实验目的

1．掌握电源外特性的测试方法

2．验证电压源与电流源等效变幻的条件

二、原理说明

1、一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变，其外特性，即其伏安特性V=f(I)是一条平行于I轴的直线；

2．一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电压）不可能不随负载而变

，因它具有一定的内组值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个电压源（或电流源）的情况。

3．一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源E_S与一个电导G_O相并联的组合来表示，若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。

一个电压源与一个电流源等效变换条件为

I_S=E_S/R_O,G_O=

或

E_S =I_SG_O，R_O =

如图7-1所示

三、实验设备

1．直流电压表

2．直流毫安表

3．恒压源0~30V

4．恒流源0~500mA

5．EEL-06组件（或EEL-18组件）

四、实验内容

1．测定直流稳压电源与电压源的外特性

（1）按图7-2接线，E_S为+6V直流稳压电源，调节R₂，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数

        

(2)按图7-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节电位器R₂令其阻值由大至小变化，读取两表的数据

2、测定电流源的外特性

按图7-4接线，I_S为直流恒流源，调节其输出为5mA，令R₀分别为1KΩ和∞，调节电位器R_L(从0至470Ω),测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。

3、测定电源等效变换的条件

按图7-5线路接线，首先读取7-5（a）线路两表的读数，然后调节7-5（b）线路中恒流源I_S(取R^,_s=R_s),令两表的读数与7-5（a）时的数值相等，记录I_S之值，验证等效变换条件的正确性。

五、实验注意事项

1、在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值；测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不可超过20伏，负载更不可开路。

2、换接线路时，必须关闭电源开关。

3、直流仪表的接入应注意极性与量程。

六、预习思考题

1、直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？直流恒流源的输出端为什么不允许开路？

七、实验报告

1、根据实验数据绘出电源的四条外特性，并总结、归纳二类电源的特性。

2、从实验结果，验证电源等效变换的条件。

3、心得体会及其他。

第二篇：实验三电压源与电流源的等效变换

实验三　电压源与电流源的等效变换

  

    一、实验目的

　　1. 掌握电源外特性的测试方法

2. 验证电压源与电流源等效变换的条件

    二、原理说明

　　1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻， 故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变，其外特性，即其伏安特性U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。

　　一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载的改变而变。

    图3-1为理想电压源、理想电流源电路图。

       

图 3-1

    2. 一个实际的电压源(或电流源)，其端电压(或输出电流）不可能不随负载而变，因为它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻(或大电阻)与理想电压源(或理想电流源)相串联(或并联)来摸拟一个电压源(或电流源)的情况。

    3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，即可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源E_S与一个电阻R₀相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源I_S与一电导g₀相并联的给合来表示，若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。

　　一个电压源与一个电流源等效变换的条件为

        I_S=,          g_O=

  　或

　　　　E_S=,          R_O=

    如图6-1所示。

     三、实验设备

   四、实验内容

   1. 测定电压源的外特性

   (1) 按图3-2接线，Es为＋6V直流稳压电源，视为理想电压源，R₂为可调电阻箱，调节R_L阻值，记录电压表和电流表读数。

        

图 3-2                            图 3-3

   

   (2) 按图3-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节R₂阻值，记录两表读数。

   

　　2. 测定电流源的外特性

    按图3-4接线，I_S为直流恒流源，视为理想电流源，调节其输出为5mA，令R₀分别为1KΩ和∞，调节R_L阻值，记录这两种情况下的电压表和电流表的读数。

                       

图3-4

R₀＝1KΩ

R₀＝∞

   3. 测定电源等效变换的条件

   按图3-5线路接线，首先读取3-5(a)线路两表的读数，然后调节3-5(b)线路中恒流源I_S（取R'₀＝R₀），令两表的读数与3- 5(a)的数值相等，记录I_S之值，验证等效变换条件的正确性。

     

(a)                             (b)

图 3-5

五、实验注意事项

　　1. 在测试电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值； 在改变负载时，不容许负载短路。测试电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值；在改变负载时，不容许负载开路。

    2. 换接线路时，必须关闭电源开关。

3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。

六、实验预习要求：

1．复习电压源与电流源的特性；

2．复习电压源与电流源相互转换的条件。

    七、思考题

　　1.  分析理想电压源和电压源（理想电流源和电流源）输出端发生短路（开路）情况时，对电源的影响。

2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 理想电压源和理想电流源的输出在任何负载下是否保持恒值？

    八、实验报告

　　1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性，并总结、 归纳各类电源的特性。

    2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。

3. 心得体会及其他。