戴维南定理的验证.doc

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半方法二、实验设备 可调直流稳压电源、可调直流恒流源、直流数字电压表、直流数 字电流表、万用表、元件箱、戴维南定理实验电路板三、实验原理1. 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Ro等于该网络 中所有独立源均置零2. 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,则其等效电阻为 R0=Uoc/Isc2) 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 2-1 所示根据外特性曲线求出斜率tg①，则内阻R)=tg①=4J/ £=Uoc/lsc3） 半电压法测R0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 的读书确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值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 量会造成较大误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示 测量法。

零示测量法的原理是用一低内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，即为被测有缘二端网络的开路电压四、实验内容被测有源二端网络如图2-4（a）图 2-4 (a)1. 用开路电压、短路电流发测定戴维南等效电路的 Uoc、Ro和诺顿等效电路的Isc、Ro将图2-4（a）接入稳压电源Us=12V和恒流源ls=10mA,不接入Rl测出Uoc和Isc,并计算出Rj0Uoc ( V )Isc (mA)R0=Uoc/Isc (Q)2. 负载实验按图2-4 （a）接入RL改变FL的阻值，测量有源二端网络的外特 性曲线R(Q)01002003004005006001K3KooU(V)0I(mA)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Ro之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“ 1”时所得 的开路电压Uoc之值）相串联，如图2-4 （b）所示，仿照步骤 “ 2 ”测其外特性，对戴氏定理进行验证R(Q)01002003004005006001K3KOOU(V)0I(mA)4. 有源二端网络等效电阻（入端电阻）的直接测量法。

见图 2-4（a）将被测有源网络内的所有独立源置零（将电流源Is断开， 去掉电压源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 R_ 开路时 A、B 两点间的电阻，此即为北侧网络的等效内阻 R0， 或称网络的入端电阻 Ri五、预习思考题1. 在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测 Isc 的条件是 什么在本实验中可否直接作负载短路实验请实验前对线路 2-4(a预先做好计算，以便调整实验线路及测量时准确地选取 电表的量程答：作短路实验，测 Isc 的条件是：保留独立源和受控源，保证二 端网络电阻较大，防止烧坏元件；本实验不能直接作负载短路实 验2. 说明有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其 优点答：开路电压、短路电流法测 R0,过程步骤简单，不用太多的运 算和绘图；伏安法测 R0,可以直观地从数据上看出电流和电压的 关系；半电压法测R0,;零示法测Uoc，可以消除电压表内阻的影 响，使实验数据更接近理论值六、实验报告1. 根据步骤 2、 3、 4，分别绘出曲线， 验证戴维南定理的正确性， 并分析产生误差的原因答：曲线如下，Ui为原电路参数，U2为等效电路参数。

原电路与等效电路参数曲线 * UKY)亠U価由上可见，以上数据基本符合戴维南定理， 由于电路元件和电表的消耗， 以及仪器误差的，所以数据与理论存在一定的差别， 但是在可接受的误差范围内，还是可以得出戴维南定理的验证得出结果是准确的2. 根据步骤1、5、6的几种方法测得的Uoc与Ro与预习时电路 计算的结果作比较，你能得出什么结论答：计算结果为理论值，由步骤得出的数据与理论值存在一定的 差距，实际操作中电压表和电流表会产生误差，元件的内阻会对 电路产生一定的影响，所以在忽略可接受的误差的前提下，戴维 南定理的验证得出结果是正确的3. 归纳、总结实验结果答：实验过程中，由于测量有源二端网络开路电压及等效内阻的 方法不同，存在的误差也不一样，所以综合本实验过程可得，实 验过程中测量数据与理论值不可能完全一样，但是忽略可接受的 误差外，由数据可知，戴维南定理是准确的。