實(shí)驗(yàn)四 電壓源與電流源的等效變換

電壓源與電流源的等

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實(shí)驗(yàn)四效變換

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電壓源的電路模型

實(shí)驗(yàn)四電壓源與電流源的等效變換電壓源的電路模型

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握電壓源與電流源外特性的測(cè)試方法。

2.驗(yàn)證電壓源與電流源等效變換的條件。

二、原理說(shuō)明

1.能向外電路輸送定值電壓的裝置被稱為電壓源。理想電壓源的內(nèi)阻為零，其輸出電壓值與流過(guò)它的電流的大小和方向無(wú)關(guān)，即不隨負(fù)載電流而變；流過(guò)它的電流是由定值電壓和外電路共同決定的。它的外特性即伏安特性U＝f(I)是一條平行于I軸的直線。而具有一定內(nèi)阻值的非理想電壓源，其端電壓不再如理想電壓源一樣總是恒定值了，而是隨負(fù)載電流的增加而有所下降。

一個(gè)質(zhì)量高的直流穩(wěn)壓電源，具有很小的內(nèi)阻，故在一定的電流范圍內(nèi)，可將它視為一個(gè)理想的電壓源。

非理想電壓源的電路模型是由理想電壓源Us和內(nèi)阻Rs串聯(lián)構(gòu)成的，如圖4-1所示，其輸出電壓

U＝Us—IRs

圖4-1

2.能向外電路輸送定值電流的裝置被稱為電流源。理想電流源的內(nèi)阻為無(wú)窮大，其輸出電流與其端電壓無(wú)關(guān)，即不隨負(fù)載電壓而變；電流源兩端的電壓值是由定值電流Is和外電路共同決定的。它的伏安特性I＝f(U)是一條平行于U軸的直線。對(duì)于非理想的電流源，因其內(nèi)阻值不是無(wú)窮大，輸出電流不再是恒定

值，而是隨負(fù)載端電壓的增加有所下降。一個(gè)質(zhì)量高的恒流源其內(nèi)阻值做得很大，在一定的電壓范圍內(nèi)，可將它視為一個(gè)理想的電流源。

非理想電流源的電路模型是由理想電流源Is和內(nèi)阻Rs并聯(lián)構(gòu)成的，如圖4-2所示，其輸出電流

I=

圖4-2電流源的電路模型

3.一個(gè)實(shí)際的電源，就其外部特性而言，即可以看成是一個(gè)電壓源，又可以看成是一個(gè)電流源。若視為電壓源，則可用一個(gè)理想的電壓源Us與一個(gè)電阻Ro相串聯(lián)的組合來(lái)表示；若視為電流源，則可用一個(gè)理想電流源Is與一電導(dǎo)go相并聯(lián)的給合來(lái)表示，若

它們向同樣大小的負(fù)載提供同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個(gè)電源是等效的，即具有相同的外特性。

一個(gè)非理想電壓源與一個(gè)非理想電流源等效變換的條件為

Is＝Us/Ro，go＝1/Ro

或Us＝Is/go，Ro＝1/go

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

1.測(cè)定直流穩(wěn)壓電源（理想）與非理想電壓源的外特性

(1)按圖4-1接線，令內(nèi)阻Rs=0，直流穩(wěn)壓電源Es作為理想電壓源，調(diào)Us=6V，改變負(fù)載電阻RL，令其阻值由大至小變化，將電壓表和電流表的讀數(shù)記入表4-1中。

電流源的外特性電源等效變換

(2)按圖4-1接線，選51Ω電阻器作為內(nèi)阻Rs與直流穩(wěn)壓電流源的外特性電源等效變換電源Es串聯(lián)接入電路，模擬一個(gè)實(shí)際的電壓源，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL由大至小變化，讀取電壓表和電流表的數(shù)據(jù)，并記入表4-1中。

表4-1電壓源的外特性

2.測(cè)定電流源的外特性

按圖4-2接線，Is為直流恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為5mA，令Rs分別為1KΩ和∞，調(diào)節(jié)可變電阻箱RL(從0至5000Ω)，測(cè)出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數(shù)，并記入表4-2中。

表4-2

3.測(cè)定電源等效變換的條件

圖4-3

按圖4-3線路接線，首先讀取7-3(a)線路兩表的讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)7-3(b)線路中恒流源Is（取R’s＝Rs），令兩表的讀數(shù)與7-3(a)時(shí)的數(shù)值相等，記錄Is之值，驗(yàn)證等效變換條件的正確性。

表4-3電源等效變換

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.在測(cè)電壓源外特性時(shí)，不要忘記測(cè)空載時(shí)的電壓值，改變負(fù)載電阻時(shí)，不可使電壓源短路。

2.在測(cè)電流源外特性時(shí)，不要忘記測(cè)短路時(shí)的電流值，改變負(fù)載電阻時(shí)，不可使電流源開(kāi)路。

3.換接線路時(shí)，必須關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。

4.直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。

六、預(yù)習(xí)思考題

1.直流穩(wěn)壓電源的輸出端為什么不允許短路?直流恒流源的輸出端為什么不允許開(kāi)路?

2.電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢(shì)，穩(wěn)壓源和恒流源的輸出