實驗三 戴維南定理一、實驗目的1．驗證戴維南定理的正確性。2．掌握測量有源二端網絡等效參數的一般方法。二、原理說明1．任何一個線性含源網絡，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網絡(或稱為含源一端口網絡)。戴維南定理指出：任何一個線性有源網絡，總可以用一個等效電壓源來代替，此電壓源的電動勢Es等于這個有源二端網絡的開路電壓UOC其等效內阻Req等于該網絡中所有獨立源均置零(理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路)時的等效電阻。Uoc和Req稱為有源二端網絡的等效參數。2．有源二端網絡等效參數的測量方法(1)開路電壓、短路電流法在有源二端網絡輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc,則內阻為(2)伏安法用電壓表、電流表測出有源二端網絡的外特性如圖3一l所示。根據外特性曲線求出斜率tgΦ，則內阻用伏安法，主要是測量開路電壓及電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN，則內阻為若二端網絡的內阻值很低時，則不宜測其短路電流。(3)半電壓法如圖3—2所示，當負載電壓為被測網絡開路電壓一半時，負載電阻(由電阻箱的讀數確定)即為被測有源二端網絡的等效內阻值。+－+－E/2VER0+－IRL圖3-2被測有源回路IBUOUocIsc△I△UA圖3-1圖3-1(4)零示法在測量具有高內阻有源二端網絡的開路電壓時，用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內阻的影響，往往采用零示測量法，如圖3—3所示。被測有源回路V－+穩壓電源被測有源回路V－+穩壓電源+R0+R0U+U+E－－E－－圖3-3圖3-3零示法測量原理是用一低內阻的穩壓電源與被測有源二端網絡進行比較，當穩壓電源的輸出電壓與有源二端網絡的開路電壓相等時，電壓表的讀數將為“O”，然后將電路斷開，測量此時穩壓電源的輸如電壓，即為被測有源二端網絡的開路電壓。三、實驗設備序號名稱型號與規格數量備注1可調直流穩壓電源0~10V12可調直流恒流源0~200mA13直流數字電壓表14直流數字毫安表15萬用電表16電位器1k/1W1四、實驗內容被測有源二端網絡如圖3—4(a)所示。UocUocR0RL+-U++-+－+－RLmA+-12V-+-戴維南等效電路300Ω510Ω200Ω510Ω10Ω12ν(a)0(b)0圖3-4圖3-4

用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc和Req。按圖3—4(a)電路接入穩壓電源Us和毫安表及可變電阻箱RL，測定開路電壓Uoc和短路電流Isc。Uoc(V)Isc(mA)R0=Uoc/Isc(Ω)4.0611.74345（計算）2．負載實驗按圖3—4(a)改變RL阻值，測量有源二端網絡的外特性。RL(Ω)0∞U(v)1.502.082.573.07I(mA)11.5510.739.217.725.964.502.993．驗證戴維南定理用一只lKΩ的電位器，將其阻值調整到等于按步驟“1”所得的等效電阻Req之值，然后令其與直流穩壓電源(調到步驟“1”時所測得的開路電壓Uoc之值)相串RL(Ω)0123456∞U(v)2.943.433.623.723.783.83I(mA)2.971.731.220.940.760.64聯，如圖3—4(b)所示，仿照步驟“2”,測其外特性，對戴氏定理進行驗證。4．測定有源二端網絡等效電阻(又稱輸入電阻)的其它方法：將被測有源網絡內的所有獨立源置零(將電流源Is斷開；去掉電壓源，并在原電壓源處用一根短路導線相連)，然后用伏安法或者直接用萬用電表的歐姆檔去測定等效內阻（開路后輸出端兩點間的電阻），此即為被測網絡的等效內阻Req或稱網絡的輸入電阻Rin。網絡的等效內阻Req或網絡的輸入電阻Rin=331（測量）5．用半電壓法和零示法測量被測網絡的等效內阻Req及其開路電壓Uoc,線路及數據表格自擬。五、實驗注意事項1．注意測量時，電流表量程的更換。2．步驟“4”中，電源置零時不可將穩壓源短接。3．用萬用表直接測Req時，網絡內的獨立源必須先置零，以免損壞萬用表。其次，歐姆檔必須經調零后再進行測量。4.改接線路時，要關掉電源。六、預習思考題1．在求戴維南等效電路時，做短路實驗，測Isc的條件是什么?在本實驗中可否直接作負載短路實驗?請實驗前對線路3—4(a)預先作好計算，以便調整實驗線路及測量時可準確地選取電表的量程。2．說明測有源二端網絡開路電壓及等效內阻有幾種方法，并比較其優缺點。七、實驗報告1．根據步驟2和3，分別繪出曲線，驗證戴維南定理的正確性。2．歸納、總結實驗結果。實驗結論：由實驗的數據畫出圖像，兩組圖像的斜率在誤差允許范圍內相等，則戴維南定理成立，即含獨立電源的