戴維南定理實(shí)驗報告

　　一、實(shí)驗目的

　　1、驗證戴維南定理

　　2、測定線(xiàn)性有源一端口網(wǎng)絡(luò )的外特性和戴維南等效電路的外特性。

　　二、 實(shí)驗原理

　　戴維南定理指出：任何一個(gè)線(xiàn)性有源一端口網(wǎng)絡(luò )，對于外電路而言，總可以用一個(gè)理想電壓源和電阻的串聯(lián)形式來(lái)代替，理想電壓源的電玉等于原一端口的開(kāi)路電壓Uoc，其電阻(又稱(chēng)等效內阻)等于網(wǎng)絡(luò )中所有獨立源置零時(shí)的入端等效電阻Req，見(jiàn)圖4-1。

　　圖4- 1 圖4- 2

　　1、開(kāi)路電壓的測量方法

　　方法一：直接測量法。當有源二端網(wǎng)絡(luò )的等效內阻Req與電壓表的內阻Rv?相比可以忽略不計時(shí)，可以直接用電壓表測量開(kāi)路電壓。

　　方法二：補償法。其測量電路如圖4-2所示，E為高精度的標準電壓源，R為標準分壓電阻箱，G為高靈敏度的檢流計。調節電阻箱的分壓比，c、d兩端的電壓隨之改變，當Ucd=Uab時(shí)，流過(guò)檢流計G的電流為零，因此

　　Uab=Ucd =[R2/(R1+ R2)]E=KE

　　式中 K= R2/(R1+ R2) 為電阻箱的分壓比。根據標準電壓E 和分壓比Κ就可求得開(kāi)路電壓Uab,因為電路平衡時(shí)IG= 0，不消耗電能，所以此法測量精度較高。

　　2、等效電阻Req的測量方法

　　對于已知的線(xiàn)性有源一端口網(wǎng)絡(luò )，其入端等效電Req可以從原網(wǎng)絡(luò )計算得出，也可以通過(guò)實(shí)驗測出，下面介紹幾種測量方法：

　　方法一：將有源二端網(wǎng)絡(luò )中的獨立源都去掉，在ab端外加一已知電壓U，

　　測量一端口的總電流I總則等效電阻

　　Req= U/I總

　　實(shí)際的電壓源和電流源具有一定的內阻，它并不能與電源本身分開(kāi)，因此在去掉電源的同時(shí)，也把電源的內阻去掉了，無(wú)法將電源內阻保留下來(lái)，這將影響測量精度，因而這種方法只適用于電壓源內阻較小和電流源內阻較大的情況。

　　方法二：測量ab端的開(kāi)路電壓Uoc及短路電流Isc則等效電阻

　　Req= Uoc/Isc

　　這種方法適用于ab端等效電阻Req較大，而短路電流不超過(guò)額定值的情形，否則有損壞電源的危險。

　　圖4 – 3 圖 4-4

　　方法三：兩次電壓測量法

　　測量電路如圖4-3所示，第一次測量ab端的開(kāi)路Uoc，第二次在ab端接一已知電阻RL(負載電阻)，測量此時(shí)a、b端的負載電壓U，則a、b端的等效電阻Req為：

　　Req =[(Uoc/ U)-1]RL

　　第三種方法克服了第一和第二種方法的缺點(diǎn)和局限性，在實(shí)際測量中常被采用。

　　3、戴維南等效電路法

　　如果用電壓等于開(kāi)路電壓Uoc 的理想電壓源與等效電阻RL相串聯(lián)的電路(稱(chēng)為戴維南等效電路，參見(jiàn)圖4-4)來(lái)代替原有源二端網(wǎng)絡(luò )，則它的外特性U=f(I)應與有源二端網(wǎng)絡(luò )的外特性完全相同。實(shí)驗原理電路見(jiàn)圖4-5b。

　　圖 4 - 5

　　三、預習內容

　　在圖4-5(a)中設E1=10V，E2=6 V,R1=R2=1 KΩ，根據戴維南定理將AB以左的電路化簡(jiǎn)為戴維南等效電路。即計算圖示虛線(xiàn)部分的開(kāi)路電壓Uoc,等效內阻Req及A、B直接短路時(shí)的短路電流Isc之值，填入自擬的表格中。

　　四、儀器設備

　　1、電路分析實(shí)驗箱 一臺

　　2、直流毫安表 一只

　　3、數字萬(wàn)用表 一臺

　　五、實(shí)驗內容與步驟

　　1、用戴維南定理求支路電流I3，

　　測定有源二端網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)路電壓Uoc等效電阻Req

　　按圖4-5(a)接線(xiàn)，經(jīng)檢查無(wú)誤后，采用直接測量法測定有源二端網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)路電壓Uoc。電壓表內阻應遠大于二端網(wǎng)絡(luò )的等效電阻Req 。

　　用兩種方法測定有源二端網(wǎng)絡(luò )的等效電阻Req

　　A、采用原理中介紹的方法二測量：

　　首先利用上面測得的開(kāi)路電壓Uoc和預習中計算出的Req估算網(wǎng)絡(luò )的短路電流Isc大小，在Isc之值不超過(guò)直流穩壓電源電流的額定值和毫安表的最大量限的條件下，可直接測出短路電流，并將此短路電流Isc數據記入表格4- 1中。

　　B、采用原理中介紹的方法三測量：

　　接通負載電阻RL，調節電位器R4使RL = 1 KΩ，使毫安表短接，測出此時(shí)的負載端電壓U并記入表格4 - 1中。

　　表 4 – 1

　　取A、B兩次測量的平均值作為Req (I3的計算在實(shí)驗報告中完成)

　　2、測定有源二端網(wǎng)絡(luò )的外特性

　　調節電位器R4即改變負載電阻RL之值，在不同負載的情況下，測量相應的負載端電壓和流過(guò)負載的電流，共取五個(gè)點(diǎn)將數據記入自擬的表格中。測量時(shí)注意，為了避免電表內阻的影響，測量電壓U時(shí),應將接在A(yíng)C間的毫安表短路，測量電流I時(shí)，將電壓表從A、B端拆除。若采用萬(wàn)用表進(jìn)行測量，要特別注意換檔。

　　3、測定戴維南等效電路的外特性。

　　將另一路直流穩壓電源的輸出電壓調節到等于實(shí)測的開(kāi)路電壓Uoc值,以此作為理想電壓源，調節電位器R6，使R5十R6=Req，并保持不變。以此作為等效內阻，將兩者串聯(lián)起來(lái)組成戴維南等效電路。按圖4-5(b)接線(xiàn),經(jīng)檢查無(wú)誤后，重復上述步驟測出負載電壓和負載電流，并將數據記入自擬的表格中。

　　六、實(shí)驗報告要求

　　1、應用戴維南定理，根據實(shí)驗數據計算R3之路的電流I3，并與計算值進(jìn)行比較。????2、在同一坐標紙上作出兩種情況下的外特性曲線(xiàn)，并作適當分析。

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