long實(shí)驗(yàn)三戴維寧定理

實(shí)驗(yàn)三戴維南定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深對(duì)戴維南定理的理解。(2)學(xué)習(xí)戴維南等效參數(shù)的各種測(cè)量方法。(3)理解等效置換的概念。(4)學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法二、實(shí)驗(yàn)原理

(1)戴維南定理是指—個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻的一端口，對(duì)外電路來說，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)組合來等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開路電壓UOC，而電阻等于該端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電阻，如圖2.3-l所示。這個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱為戴維南等效電阻Req。

所謂等效是指用戴維南等效電路把有源一端口網(wǎng)絡(luò)置換后，對(duì)有源端口(1-1′)以外的電路的求解是沒有任何影響的，也就是說對(duì)端口1-1′以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置換前的值。外電路可以是不同的。

(3)戴維南定理的等效電路是對(duì)外部特性而言，只要含源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部除獨(dú)立的電源外都是線性元件，上述等值電路都是正確的。

圖2.3-1一端口網(wǎng)絡(luò)的等效置換三、實(shí)驗(yàn)電路及元器件參數(shù)本實(shí)驗(yàn)采用DGB型電工實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)單元3,該電路分為兩部分，說明如下：

(1)端口1-1'左為一端口網(wǎng)絡(luò)。該一端口網(wǎng)絡(luò)中電源

USN由“+”、“一”兩個(gè)端子接入,USN

＝30V，雙刀雙投開關(guān)K1控制網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)中電源

USN的接通與置零，使網(wǎng)絡(luò)分別成為有源網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，N網(wǎng)絡(luò)中電阻參數(shù)分別為：Rl=120Ω、R2＝360Ω、R3=240Ω、R4＝180Ω。(2)端口2-2′右側(cè)為外電路，其中有外加電源Us的兩個(gè)接線端子，可調(diào)電位器

RW為，0～220Ω，設(shè)置電阻及R5=Req，電阻R6＝100Ω用來作負(fù)載。(3)發(fā)光管D1、D2用來觀察電路有無(wú)電流，判斷電流方向，判斷是否接近于等電位(當(dāng)D1、D2都不亮?xí)r)，但無(wú)論測(cè)量電流或電壓時(shí)都要把發(fā)光管D1、D2短接。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法步驟

(一)計(jì)算與測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓、短路電流

(1)計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc(U11′)、短路電流Isc(11′）根據(jù)附本表3-1中所示的有源一端口網(wǎng)絡(luò)電路的已知參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果記入該表。(2)測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，可采用以下幾種方法1)直接測(cè)量法。直接用電壓表測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)1-1'端口的開路電壓，見圖2.3-2電路，結(jié)果記入附本表3-2中。（2)間接測(cè)量法。又稱補(bǔ)償法，實(shí)質(zhì)上是判斷兩個(gè)電位點(diǎn)是否等電位的方法。由于使用儀表和監(jiān)視的方法不同，又分為補(bǔ)償法一、補(bǔ)償法二、補(bǔ)償法三補(bǔ)償法一：用發(fā)光管判斷等電位的方法，利用對(duì)兩個(gè)正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀察，進(jìn)行發(fā)光管兩端是否接近等電位的判斷。可自行設(shè)計(jì)電路。此種方法直觀、簡(jiǎn)單、易行又有趣味，但不夠準(zhǔn)確?？膳c電壓表、毫伏表和電流表配合使用。具體操作方法，留給同學(xué)自行考慮選作。補(bǔ)償法二：用電壓表判斷等電位。如圖2.3-3所示，把有源一端口網(wǎng)絡(luò)端口的1'與外電路的2'端連成一個(gè)等位點(diǎn)；Us兩端外加電壓，起始值小于開路電壓U11'；短接電位器Rw和發(fā)光管D1、D2，這樣可保證外加電壓

Us正端2與有源一端口開路電壓正端1直接相對(duì)，然后把電壓表接到1、2兩端后，再進(jìn)行這兩端的電位比較。經(jīng)過調(diào)節(jié)外加電源Us的輸出電壓，調(diào)到1、2兩端所接電壓表指示為零時(shí)，即說明1端與2端等電位，再把1、2端斷開后，測(cè)外加電源

Us的電壓值，即等于有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，此值記入附本表3-2中。補(bǔ)償法三:用電流表或檢流計(jì)判斷等電位的方法，條件與方法同上，當(dāng)調(diào)到1、2兩端所接電壓表指示為零時(shí)，再換電流表或檢流計(jì)接到1、2兩端上，見圖2.3-3。微調(diào)外加電源Us

的電壓使電流表或檢流計(jì)指示為0(注意一般電源電壓調(diào)量很小)，再斷開電流表或檢流計(jì)后，用電壓表去測(cè)外加電源

Us的電壓值，應(yīng)等于Uoc，此結(jié)果對(duì)應(yīng)記入附本表3-2。此方法比用電壓表找等電位的方法更準(zhǔn)確，但為了防止被測(cè)兩端1、2間電位差過大會(huì)損壞電流表，所以一定要在電壓表指示為零后，再把電流表或檢流計(jì)換接上。

(二)計(jì)算與測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req

(1)計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻

Req。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開關(guān)K1合向短路線)，計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻尺Req。電路參數(shù)見附本表3-1中，把計(jì)算結(jié)果記入該表中。

(2)測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻只

Req。可根據(jù)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否有源，分別采用如下方法測(cè)量：1)開路電壓、短路電流法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有源時(shí)(把雙刀雙投開關(guān)K1合向電源側(cè))，見圖2.3-2所示，USN

=12V不變，測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流

Isc。把電流表接l-1'端進(jìn)行短路電流的測(cè)量。測(cè)前要根據(jù)短路電流的計(jì)算選擇量程，并注意電流表極性和實(shí)際電流方向，測(cè)量結(jié)果記入附本表3-3，計(jì)算等效電阻Req。2)伏安法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開關(guān)Kl合向短路線側(cè))，整個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò)可看成一個(gè)電阻，此電阻值大小可通過在一端口網(wǎng)絡(luò)的端口外加電壓，測(cè)電流的方法得出，見圖2.3-4。具體操作方法是外加電壓接在Us兩端，再把1'2'兩端相連，把發(fā)光管和電位器

Rw

短接，電流表接在1、2兩端，此時(shí)一端口網(wǎng)絡(luò)等效成一個(gè)負(fù)載與外加電源

Us構(gòu)成回路，Us電源電壓從0起調(diào)到使電壓表指示為10V時(shí)，電流

IS2與電壓值記入附本表3-3，并計(jì)算一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻

Req=Us/IS2。3)半流法。條件同上，只是在上述電路中再串進(jìn)一個(gè)可調(diào)電位器

Rw(去掉Rw短接線)如圖2'3-5所示，外加電源

Us電壓10V不變。當(dāng)調(diào)Rw使電流表指示為伏安法時(shí)電流表的指示的一半時(shí)，即

I's2＝

Is2/2，此時(shí)電位器

Rw的值等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開電流表和外加電源Us，測(cè)Rw值就等于是及Req，結(jié)果記入附本表3-3。4)半壓法。半壓法簡(jiǎn)單、實(shí)用，測(cè)試條件同上，見圖2.3-6。把1、2兩端直接相連，外加電源Us＝10V，調(diào)Rw使URw＝(1/2)Us時(shí)，說明Rw值即等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開外接電源

Us，再測(cè)量

Rw的值，結(jié)果記入附本表3-3。5)直接測(cè)量法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)，如圖2.3-7所示，可用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量或直流電橋直接測(cè)量1-1'兩端電阻

Req

(此種方法只適用于中值、純電阻電路)，測(cè)試結(jié)果記入附本表3-3中。

(3)驗(yàn)證戴維南定理，理解等效概念：1)戴維南等效電路外接負(fù)載。如圖2.3-8(a)所示，