實(shí)驗(yàn)四戴維寧定理與諾頓定理改09

1、實(shí)驗(yàn)四戴維南定理和諾頓定理一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)戴維南定理的理解2. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)諾頓定理的理解二. 預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)戴維南定理和諾頓定理的有關(guān)理論知識(shí)。2. 對(duì)圖4電路，預(yù)先算出無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Ry、有源二端網(wǎng)絡(luò)的等 效電阻RS,開(kāi)路電壓Us,短路電流ISC和負(fù)載Rl兩端的電壓URL，將計(jì)算值填 入表1中。三、實(shí)驗(yàn)原理1. 戴維南定理根據(jù)戴維南定理，對(duì)于任何一個(gè)有源線(xiàn)性二端網(wǎng)絡(luò)， 都可以用電壓值等于其 兩個(gè)輸出端的開(kāi)路電壓 U0C的一個(gè)理想電壓源和內(nèi)阻 R0串聯(lián)的實(shí)際電源來(lái)等效 戴維南等效電路，如圖1的a、b所示。其中，電阻Ro是網(wǎng)絡(luò)中所有電 源置零時(shí)，從開(kāi)路端看進(jìn)去

2、的等效電阻 Rab，如圖1c所示。b圖1戴維南等效電路無(wú)源A.XJU二端 網(wǎng)絡(luò)(c) aRab = RobU0C和Rab可以用電路分析課所學(xué)到的方法算出。也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法直接 從有源二端網(wǎng)絡(luò)中測(cè)出U0C和間接測(cè)出Rab。首先測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓 U0C，如圖2 a所示。然后測(cè)量Rab。 如果網(wǎng)絡(luò)允許短路，直接測(cè)出它的短路電流Isc，如圖2 b所示。貝U有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Rab= UoC/I SC如果網(wǎng)絡(luò)不允許短路，那么在測(cè)出開(kāi)路電壓Uoc之后，再接上負(fù)載電阻Rl ,并測(cè)出負(fù)載電壓Uol，如圖2 c所示有O有有源+源1源-二二Uoc(v)-二二©端端IsY端網(wǎng)(網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)絡(luò)

3、(b)圖2 Uoc和Ro的測(cè)試電路+Uol1 VRl(c)由于圖2c中的有源二端網(wǎng)絡(luò)可用圖的串聯(lián)電路等效，因此由圖2c可的RlUol UocRlRo1b所示的開(kāi)路電壓Uoc和電阻Ro當(dāng)Rl值時(shí)，就可求得*- aI +Rou有源A.XJU二端 網(wǎng)絡(luò)b(c)- b根據(jù)諾頓定理，任何一個(gè)有源線(xiàn)性二端網(wǎng)絡(luò)圖3 a所示，都可以簡(jiǎn)化為一個(gè)電流源和一個(gè)電阻并聯(lián)的等效電路諾頓等效電路如圖3 b所示。這個(gè)電 流源的電流等于該網(wǎng)絡(luò) 的短路電流Isc圖3 c所示，這個(gè)并聯(lián)電阻Ro等于該 網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)所得網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Rab圖3 d所示。短路電流Isc和有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻 Rab可以用電路分析課所學(xué)到

4、的方法算出。也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法直接從有源二端網(wǎng)絡(luò)中測(cè)出ISC和間接測(cè)出Rab。如果網(wǎng)絡(luò)允許短路，Isc可以直接用電流表測(cè)量圖 2 b，因此只要測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓 Uoc圖2 a，就可以算出Rab = Uoc/lsc。如果網(wǎng)絡(luò)不允許短路，那么在測(cè)出開(kāi)路電壓 Uoc之后，再接上負(fù)載電阻 RL， 并測(cè)出負(fù)載電壓U0L，如圖2 C所示。由式1算出Rab后，就可以算出短 路電流 Isc= Uoc/Rabo在復(fù)雜電路中，假設(shè)只需求出某一支路的電壓或電流時(shí)， 可將此支路斷開(kāi)，把 電路中剩余的含源局部化為戴維南電路或諾頓電路，然后接上待求支路，組成一 個(gè)簡(jiǎn)單電路，就可使問(wèn)題簡(jiǎn)化。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一應(yīng)用戴維

5、寧定理將圖4電路化為戴維寧等效電路，并測(cè)出無(wú)源二端網(wǎng) 絡(luò)的等效電阻Ry、有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Rs，開(kāi)路電壓Us，短路電流Isc和 負(fù)載RL兩端的電壓URL以及流過(guò)負(fù)載Rl的電流Il。實(shí)驗(yàn)步驟：1、 按圖 4連接電路，圖中 Rsi=5k ，Rs2=10k ,RL=5k ,Ra=10k ,Rb=8k ， Rc=2k 。2. 做“直流分析 “點(diǎn)件顯示，測(cè)出Rl兩端的電壓值Url和流過(guò)Url的電 流值I RL。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表1與表2中。丄1丨匚-i_ii»1|_0沁;iipill bill嚴(yán)111 L無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)I RilL圖4I Vsl；40V進(jìn)舸J考察對(duì)象.I A RL B |元源

6、二端惦絡(luò)圖5 “測(cè)等效電阻表1理論計(jì)算值測(cè)量值UsRsRyI scU RLUsRsRyI scU RL3. 將圖4.電路化為戴維寧等效電路(1) .先將負(fù)載Rl右面的電阻網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)電阻 Ry代替，等效電阻的測(cè) 量方法如下：如圖5所示，用一個(gè)電流值為1A的電流源接到該網(wǎng)絡(luò)的“入口端，測(cè)出 入口端的電壓，該電壓值就是該網(wǎng)絡(luò)在此端口表現(xiàn)的等效電阻Ry的阻值。進(jìn)入仿真平臺(tái)，做直流分析，將等效電阻 Ry的值填入表1中。(2) .測(cè)量負(fù)載Rl左邊的有源網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓 Uoc = Vs。按圖6連接電路，做直流分析，讀出 A點(diǎn)的電位就得到開(kāi)路電壓 Vs。將該 電壓值填入表1中。ARs2 I圖6 “測(cè)開(kāi)路電

7、壓RT代表電壓表內(nèi)阻I Vsl 二 IIs1A(3) 測(cè)量“有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻 Rs二Ro按圖7連接電路，做直流分析，讀出A點(diǎn)的電位就得到就得到“有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻 Rs，將該等效電阻Rs的值填入表1中(4) 將Vs、Rs、Ry、Rl按圖8連接，就得到了戴維寧等效電路，如圖 8 所示，做直流分析，測(cè)出負(fù)載電阻Rl兩邊的電壓Url和流過(guò)負(fù)載電阻Rl的電流 IRL。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表2中。圖8用電壓源等效的電路圖9 “測(cè)短路電流RT代表電流表內(nèi)阻二應(yīng)用諾頓定理將圖4電路化為等效電路1測(cè)直流分析，測(cè)出流過(guò)電阻 短路電流Isc。2按圖7電路測(cè)出 的值。9接線(xiàn)，做圖10用電流源等效的電路短路電流：將圖

8、4電路A點(diǎn)以右的電路全拆去，按圖RT的電流就得到“輸出電阻 Rs3.將 |sc、Rs、RY、Rl 按圖 10 連接, 就得到了諾頓等效電路。做直流分析，測(cè)出 負(fù)載電阻Rl兩邊的電壓Url和流過(guò)負(fù)載電 阻Rl的電流Irl。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表2中。表2圖4電路圖8電路圖10電路U rl|RLUrl|RLU rl|RL將以上三種電路測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比擬，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合戴維寧定理和 諾頓定理。五、思考題1.為什么說(shuō)用圖5電路測(cè)出的入口端的電壓的數(shù)值就是該無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)在 此端口表現(xiàn)的等效電阻 Ry的阻值？2為什么說(shuō)用圖 6電路測(cè)出的 A 點(diǎn)的電位就是開(kāi)路電壓 VS？ 3為什么說(shuō)用圖 7電路測(cè)出的 A 點(diǎn)的電位就是“有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 RS？4為什么說(shuō)用圖 9 電路測(cè)出的流過(guò)電阻 RT 的電流就是短路電流 ISC？六、實(shí)