實驗2戴維南定理和諾頓定理的驗證

1、實驗報告專業(yè)班級:計算機1601/1602實驗日期:2016、11、21 學(xué)生姓名：李雨珈 學(xué) 號:班級:計算1601成績:實驗名稱：戴維南定理與諾頓定理驗證1、實驗?zāi)康?1) 驗證戴維南定理與諾頓定理的正確性，加深對該定理的理解。(2) 掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。2、實驗原理1)任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓與電流，則可將電路的其余部分瞧作就是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)(或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò))。戴維南定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢Us等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，其等效內(nèi)阻R。等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立

2、源均置零(理想電壓源視為短路，理想電流源視為開路)時的等效電阻。諾頓定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電流源與一個電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流I S等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc，其等效內(nèi)阻R0定義同戴維南定理。U OC ( Us)與R?；蛘逫 SC ( I S )與R。稱為有源一端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2)有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法(1)開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓U OC，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc，則等效內(nèi)阻為R。U OC1 SC如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其其內(nèi)部元件，因此不宜用此

3、法。(2)伏安法測R0圖-1輸出端口短路則易損壞用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線,如圖-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率 tg ,則內(nèi)阻被測有源網(wǎng)絡(luò)RO+SUUoc 2圖-2Ro = tg =,也可以先測量開路電壓 U OC ,再測量電流為額定值I N時的輸出端電壓值 U N ,則內(nèi)阻為I IseU OC U NR0=I N(3) 半電壓法測Rq如圖-2 所示,當(dāng)負載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時 ，負載電阻(由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò) 的等效內(nèi)阻值。(4) 零式法測U Oe在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的

4、影響,往往采用零式測量法，如圖-3所示。被測有源網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓電源,當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)零式法測量原理就是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進行比較 絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“ 0”。然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓 ，即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò) 的開路電壓。3、實驗環(huán)境序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0 30V12可調(diào)直流恒流源0 500mA13直流數(shù)字電壓表0 200V14直流數(shù)字毫安表0 200mA15萬用表1自備6可調(diào)電阻箱099999、9Q1DGJ-057電位器1K/2W1DGJ-058戴維南定理實驗電路板1DGJ-054、實驗方法與步驟（含設(shè)計

5、）被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖（a）。+mA-C-1K QU- +SxUs12V戴維南等效電路1、用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的U oc、Rq與諾頓等效電路的I sc、Ro。按圖-4（a）接入穩(wěn)壓電源Us=12V與恒流源Is=10mA,不接入Rl,測出Uoc、1 sc ,并計算出R0。（測U °C時，不接入mA表。）2、負載實驗按圖-4（a）接入Rl。改變Rl阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。I13、驗證戴維南定理：從電阻+箱上取得步驟“之值）相串聯(lián)，如圖8-4（b）所示,仿照步驟“ 2”測其外特性曲線，對戴維南定理進行驗證。-:UUoc時所測得的開路電壓 Uoc1”所得的等效

6、mARo之值,然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“ 1”5、實驗數(shù)據(jù)及分析R0(b)U OC (V)I sc (mA)R°( Q)16、9032、70517由R°算得R。疋517QI SC表2改變Rl阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。U(V)I(mA)0、922、736、209、0611、1112、5513、4014、4015、3030、627、4020、7015、1011、208、406、94、803、00di di di、0 8 6 4 2 01"000000000000000000oT533052 o25 T則內(nèi)阻 Ro=tq =UoC 注 520、7 QI

7、 Isc表3從電阻箱上取得步驟“ 1”所得的等效電阻R0之值,然后令其與直流穩(wěn)壓電源(調(diào)到步驟“ 1 ”時所測得的開路電壓U OC之值)相串聯(lián),如圖-4(b)所示,仿照步驟“ 2”測其外特性曲線，對戴維南定理進行驗證。U(V)0、92 2、72 6、179、0411、0712、5113、3714、3615、27l(mA)30、70 27、30 20、6015、1011、208 406、704、803、00所得外特性曲線，求出斜率tg = 疋517、7 Q由表1、2與3所得結(jié)果可以瞧出實驗數(shù)據(jù)誤差較小，不差產(chǎn)生的原因可能為所用電壓表的內(nèi)阻。6、實驗結(jié)論線性有源網(wǎng)絡(luò)，可以用一個電壓源與一個電阻的串

8、聯(lián)來等效替代，其電壓源的電動勢 US等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U °C ,其等效內(nèi)阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零。即戴維南定理基本正確。7、思考題說明測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。答：測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓方法有 ：1、直接測量法2、零式法。測等效內(nèi)阻方法有：1、開路電壓、短路電流法2、伏安法3、半電壓法。測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓方法的優(yōu)缺點：1、 直接測量法：直接測量法就是在含源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓U °C。它適用于等效內(nèi)阻Ro較小，且電壓表的內(nèi)阻 Rv遠大于Ro的情況下。2、 零式法：在測量具有高內(nèi)阻（Ro遠大于Rv ）有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大的誤差。 為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零式測量法。測等效內(nèi)阻方法的優(yōu)缺點：1、 開路電壓、短路電流法：適用于二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻較大時。如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易 損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。2、 伏安法：用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。根據(jù)外特性曲線求出斜率tg ，則內(nèi)阻 R°=tg =U 蟲。，也可以先測量開路電壓 U°