1、實驗實驗1.4 戴維寧定理與最大功率傳輸定理戴維寧定理與最大功率傳輸定理 1.加深對疊加定理、戴維寧定理的理解。 一、實驗目的一、實驗目的 2.掌握在實驗室實現疊加定理和戴維寧定理的分析方法。 1.利用疊加定理求出圖1-4-1所示電路中UL和IL。 二、實驗任務二、實驗任務 3.掌握在實驗室測試有源二端網絡等效電路參數的方法。 4.了解阻抗匹配及應用，掌握最大傳輸功率的條件。 2.畫出圖1-4-2所示有源二端網絡的伏安特性曲線。求出有源二端網絡圖1-4-3所示等效電路的參數，并畫出伏安特性曲線。驗證戴維寧定理的正確性。 10mA+-IS5105101033012V-+USRL 220+- V圖

2、1-4-1 疊加定理實驗電路圖1-4-2 戴維寧定理實驗電路 10mA+-IS5105101033012V-+US+- VRL1。8k圖1-4-3 戴維寧定理等效電路 V+_ RLmA_+1.8k+_UOCRO 直流數顯穩壓電源、直流數顯恒流源、XD03戴維南定理實驗電路板、 XD06元件掛箱(十進制電阻箱和R3可調電阻)、電流插頭、直流數字電流表、數字萬用表、導線。三、實驗設備三、實驗設備 3.用圖1-4-2驗證最大功率傳輸定理，畫出輸出功率隨負載變化的曲線，找出傳輸最大功率的條件。 四、實驗原理與步驟四、實驗原理與步驟 線性有源二端網絡可以用一個理想電壓源uoc與一個等效電阻Ro相串聯的等

3、效電路來代替。戴維寧定理：戴維寧定理：uocRo+_ 由全部獨立電源在線性電路任一條支路中產生的電壓或電流，等于各個獨立電源單獨作用時，在此支路中所產生的電壓或電流的代數和。某一個獨立電源單獨作用時，應將其它獨立的理想電源置0，即電壓源用短路替代(uS=0）,電流源用開路替代(iS=0)。 疊加定理：疊加定理： 方法二：開路短路法。用Ro=uoc/isc關系式計算等效電阻，即測出該網絡的開路電壓uoc和短路電流isc，代入式子計算即可。方法三、四、五詳見補充教材。 方法一：歐姆表法。獨立源置零后直接用萬用表電阻檔測出等效電阻。 實驗室測量等效電阻Ro方法: 線性有源二端網絡的端口外接負載電阻R

4、L，當負載RL=RO(等效電阻)時，負載電阻可從網絡中獲得最大功率，且最大功率PLmax= 。RL=R0稱為阻抗匹配 。 最大功率傳輸定理：最大功率傳輸定理：o2oc4Ru電工綜合臺的開機操作順序： 1. 將鑰匙開關(電源總開關)置于“開”位置,停止停止告警告警啟動啟動 復位復位電源總開關 電源總開關關 開三相調壓輸出三相網電輸入三相壓調輸出電壓指示開關此時帶紅色指示燈的按鈕亮,表示380V電源進入裝置。 通過“電壓指示開關” 切換，觀察柜面上三個線電壓表，了解此時三相電源電壓情況。 2. 按下帶綠色指示燈“啟動”按鈕，綠燈亮，紅燈滅。（實驗所需交、直流電源，均需通過啟動后方可工作)。 在按下

5、“啟動”按鈕前，需觀察面板上所有的儀表及三相自耦調壓器是否處于關關的狀態，以防啟動時的沖擊電流對儀表及元器件造成損壞。 1. 按下帶紅色指示燈的“停止”按鈕，紅燈亮，綠燈滅。在按下“停止”按鈕前，將面板上所有的儀表處于“關”的狀態，三相自耦調壓器旋鈕逆時針回到零位。 電工綜合臺的關機操作順序： 3.當由于故障導致告警指示燈亮并伴隨告警聲時，應先按一下“復位”按鈕，排除故障后，才能重新啟動控制屏。 2.將鑰匙開關置于“關”位置，紅燈滅，再拆除線路，實驗結束。直流數顯穩壓電源 打開電源開關,指示燈亮。 調節“輸出粗調”量程旋鈕，有10V10V、20V20V、30V30V三檔可供選擇， 通過“輸出細

6、調”可在輸出端輸出0.00.030V30V連續可調的直流電壓，接線時注意極性。電源開關101020203030 關 開2 22020500500量程調節按鈕 由于穩壓電源輸出顯示誤差較大，所以實驗中用萬用表直流電壓檔來監測穩壓電源輸出電壓。“輸出粗調”旋鈕平時應置于10V擋。 直流數顯恒流源 打開電源開關，指示燈亮。 調節“輸出粗調”量程旋鈕, 有2mA2mA、20mA20mA、500mA500mA三檔可供選擇，通過“輸出細調”可在輸出端輸出0.00.0500500mA A連續可調的直流電流，接線時注意極性。為什么？為什么？調節電源電流值時可先用導線將輸出端短路后再進行調節。直流數字電流表 將

7、“+ +、”兩端串接在被測電路中并按下紅色琴鍵，對標有量程的三檔琴鍵開關進行操作，完成量程的選擇。 當被測值超出量程時,儀表將發出報警信號,此時告警指示燈亮, 蜂鳴器鳴叫，接觸器跳開,停止按鈕亮，將供電源切斷。 處理方法:應立即按下白色“復位”按鈕,切斷告警回路。在排除故障后重新啟動控制屏。 20mA200mA2000mA復位告警任務一 1. 電壓源與電流源的設置。按“開機操作”程序進行操作。開啟直流數顯穩壓電源，并將其輸出電壓調為萬用表直流示數為12V，關閉穩壓電源。將直流數顯恒流源輸出端短路，然后開啟其電源，并將其輸出調為10mA，關閉恒流源。 2.按圖1-4-1所示電路聯接線路。將十進制

8、電阻連成220接入XD03戴維南定理實驗電路板RL處。白色鈕子開關置于右側。 3.將電流插頭插入電流插座中，并將插頭紅黑引出線按極性聯接至直流數字電流表。開關K置于左側,相當于負載短路開關K置于右側，相當于接入所聯接的電阻負載電阻電流插座元件箱XD06可調電阻X1X2增大增大減小減小R3注意:這里的“增大”、“減小”表示的是電流參數1000.11011K10K十進制電阻箱表1-4-1 疊加定理測試表格 條件 測量值UL /VIL /mAUS單獨作用IS單獨作用US和IS共同作用驗證計算+與誤差計算 4.只有電壓源US作用： 開啟穩壓電源。即IS=0恒流源不作用，將電壓UL、電流IL記錄表1-4

9、-1中。 5.只有電流源IS作用： 關閉電壓源US，并將US短路，即US=0電壓源不作用，開啟恒流源，將電壓UL、電流IL記錄表1-4-1中。 6.電壓源US和電流源IS共同作用： 開啟電壓源US和電流源IS，將電壓UL、電流IL記錄表1-4-1中。 7.關閉穩壓電源和恒流源。拆除線路。完成表格計算，從而驗證了疊加定理的正確性。 求等效電路參數Ro方法，本實驗采用實驗室測量等效電阻Ro方法二開路短路法進行測試。用Ro=uoc/ /isc關系式計算等效電阻。 實驗室驗證戴維寧定理的思路是先找出等效電路的參數，然后再分別測量出有源二端口網絡和它的等效電路的伏安特性，對比兩個特性曲線，即可得到驗證結

10、果。 uocRo+_等效電路任務二 1.將圖1-4-1所示電路的負載(十進制電阻220)改接為1.8k可調電阻。開啟穩壓電源和恒流源。將負載RL可調電阻短路（白色鈕子開關置于左側或用一根導線將電阻兩端短接)，讀出RL短路電流ISC和電壓U(0)；斷開負Ro值保留小數點后一位 2.將測得的該網絡的開路電壓UOC和短路電流ISC，代入式子Ro= 進行計算, 并填入表1-4-2中， IscUoc載RL的一 端，即使得RL=，測得負載開路電壓UOC和電流I(0)，記錄于表1-4-2中。 將測得的開路電壓UOC和計算出的等效電阻RO這兩個參數填入圖1-4-3所示等效電路中。 3.將負載RL調至最大值(=

11、1.8k)，測出對應的U和I。在RL=0和RL=1.8k值之間對應的電流ISC(或電壓)和D5均勻等差取值填入表1-4-2中，以該電流(或電壓)為參照，通過調節RL，測出相對應的電壓(或電流)的值，記錄于表1-4-2中。關閉穩壓電源和恒流源，拆除線路。畫出有源二端網絡伏安特性曲線。表1-4-2 有源二端網絡伏安特性測試表RL /0/1.8 kI/mA（實測值）ISC(D1)(D2)(D3) (D4)(D5)UL /V (實測值)UOCR0 /R0實測=UOC/ISC=R0理論=誤差計算 4.拆除電路聯線，將直流穩壓電源調至萬用表示數為Uoc，十進制電阻調為Ro值，負載電阻仍用裝置上的R3（ 1

12、.8k ）作為RL ,按圖1-4-3所示電路聯線。等效電路實驗圖注意極性 5.等效電路的伏安特性曲線測試。開啟穩壓電源。將負載短路，讀出負載RL短路電流ISC和電壓U(0)；斷開負載RL的一端，即使得RL=，測得負載開路電壓UOC和電流I(0)，記錄于同樣格式的表1-4-3中。 6.將表1-4-2中的參照電流(或電壓)D1D5抄入表1-4-3中。以該電流(或電壓)為參照，通過調節RL，測出相對應的電壓(或電流)的值，記錄于表1-4-3中。關閉穩壓電源，拆除線路。畫出等效電路的伏安特性曲線。RL /0/1.8 kI/mA（實測值）ISC(D1) (D2) (D3) (D4)(D5)UL /V (

13、實測值)UOC與表1-2-2中的UL /V (實測值)進行誤差計算表1-4-3 有源二端網絡等效電路伏安特性測試表 2.按圖1-4-2聯線，將十進制電阻箱聯接成計算所得的等效電阻Ro值，替換實驗任務二中有源二端口網絡的負載端的RL電阻， (即用十進制電阻箱的電阻作為負載RL) 。任務三 1.電壓源與電流源的設置。開啟直流數顯穩壓電源，仍將其輸出電壓調為萬用表直流示數為12V，關閉穩壓電源。將直流數顯恒流源輸出端短路，然后開啟其電源，仍將其輸出調為10mA，關閉恒流源。 比較1-4-2和表1-4-3的表格，在參照電流值D1D5 一樣的情況下，對應的電壓值是否相同，從而得出 戴維寧定理驗證結果。

14、3.輸出功率隨負載變化的曲線的測試。開啟穩壓電源和恒流源。測出流過的電流I 值，記錄于表1-4-4中。再將十進制電阻的百位分別逐級調小和調大，同時記錄阻值和對應的電流I 值于表1-4-4中，分別計算出負載功率PL。關閉穩壓電源和恒流源，拆除線路。畫出有源二端網絡輸出功率隨負載變化的曲線。表1-4-4 負載與功率關系測試表RL /R0-400R0- 300R0- 200R0-100R0R0+100R0+200R0+300R0+400I/mA （實測值）PL /mWPLmax 4.按下紅色“停止”按鈕，紅燈亮，綠燈滅。將鑰匙式總開關置于“關”位置，此時紅色按鈕滅。實驗結束。觀察表格數據變化規律，得出當RL=Ro時電路輸出功率最大從而驗證了最大功率傳輸定理五、實驗報告要求五、實驗報告要求 1.畫出實驗電路與表格，簡要寫出電路原理和實驗步驟。 2.完成表1-4-1實測記錄和計算。驗證疊加定理的正確性。 3.理論計算圖1-4-2所示有源二端網絡等效電阻R0。 5.分別完成實驗表1-4-2和表1-4-3的實測記錄和計算，并在同一個坐標系中畫出它們各自的伏安特性曲線。驗證戴維寧定理的正確性。 4. 將測得的開路電壓UOC和用開路短路法計算出的等效電阻R0這兩個參數填入圖1-4-3所示等效電路中。并對等