實驗一戴維南定理——有源二端網絡等效參數的測定一、實驗目的1、驗證戴維南定理的正確性，加深對戴維南定理的理解。2、掌握測量有源二端網絡等效參數的一般方法。二、實驗儀器三、實驗原理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（或稱為含源二端口網絡）。戴維南定理指出：任何一個線性有源網絡，對外電路而言，總可以用一個電壓源和內阻串聯來等效，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RＯ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RＯ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、短路電流法測等效電壓與等效電阻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：RＯ=UＯＣ/IＳＣ測試電路如圖2—1所示，開關S打開時測得開路電壓UＯＣ，閉合時測得短路電流IＳＣ。這種方法僅適用于等效電阻較大而短路電流不大（不超過電源電流的額定值）的情況。圖2—1開路電壓、短路電流法測等效電壓與等效電阻②伏安法測等效電阻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，并在原電壓端所接的兩點用一根短路導線連接），在兩端鈕上外加一已知電源E（+6V），如圖2—2所示，測得電壓UＥ和電流IＥ，則:RＯ=UＥ/IＥ圖2—2伏安法測等效電阻③半電壓法測等效電阻如圖2—3所示，當負載電壓為被測網絡開路電壓一半時，負載電阻即為被測有源二端網絡的等效內阻值。圖2—3半電壓法測等效電阻④直接測量法測等效電阻將有源二端網絡中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短路，理想電流源視為開路），然后用數字萬用表的歐姆檔直接測量二端網絡的電阻值即為RＯ。⑤零示法測等效電壓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2—4所示。圖2—4零示法測等效電阻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“0”，然后將電路斷開，測量此時穩壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網絡的開路電壓。四、實驗內容被測有源二端網絡如圖2—5（ａ）所示。（b）圖2—5①、閱讀本次實驗各項內容，熟悉實驗電路圖，了解各儀器儀表的使用方法。②、了解測試有源二端網絡開路電壓和等效電阻的方法③、完成實驗報告，應包含以下內容：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，并分析產生誤差的原因。2、根據步驟“1”、“4”、“5”各種方法測得的UＯＣ和RＯ與預習時電路計算的結果作比較，你能得出什么結論。3、歸納、總結實驗結果。4、心得體會及其他。五、實驗步驟及數據記錄與處理1、用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的UＯＣ和RＯ。按圖2—5（ａ）電路接入穩壓電源EＳ，然后把網絡輸出端開路，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓UＯＣ；再將其輸出端短路，用電流表串聯入電路中測其短路電流IＳＣ，數據填入表格2—1中。從而算出有源二端網絡的等效內阻Ro表格2—1開路電壓、短路電流法測等效電壓與等效電阻實驗數據記錄表項目數值Uoc（V）Isc（mA）計算Ro=Uoc/Isc（Ω）測量值2、負載實驗按圖2—5（ａ）測量有源二端網絡的外部特性，改變RL阻值，使其數值分別為表2—2中各值，記錄相應的電壓和電流，實驗數據填入表格2—2中。▲表格2—2負載實驗數據記錄表數據項目RL（Ω）0501005001000∞U（V）I（mA）3、驗證戴維南定理用一只1KΩ的電位器，將其阻值調整到等于按步驟“1”所得的等效電阻RＯ之值，然后令其與直流穩壓電源（調到步驟“1”所測得的開路電壓UＯＣ之值）相串聯，再與可變電阻RＬ組成閉合電路，如圖2—5（ｂ）所示，仿照步驟“2”測這個等效電路的外特性，對戴氏定理進行驗證。數據記入表格2—3中。▲表格2—3驗證戴維南定理實驗數據記錄表數據項目RL（Ω）0501005001000∞U（V）I（mA）4、測定有源二端網絡等效電阻（又稱入端電阻）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，并在原電壓端所接的兩點用一根短路導線相連），然后分別用伏安法和直接測量法測網絡的等效電阻RＯ或稱為網絡的入端電阻Rｉ。實驗數據分別記錄入表格2—4與2—5中。▲表格2—4伏安法測等效電阻實驗記錄項目數值UE（V）IE（mA）Ro=UE/IE（Ω）測量值▲表格2—5直接測量法實驗記錄表項目數值Ro（Ω）測量值5、用半電壓法和零示法測量被測網絡的等效內阻RＯ及其開路電壓UＯＣ，線路及數據表格自擬。六、實驗注意事項1、注意測量時，數字萬用表測電壓、電阻、電流時表筆與量程的及時更換。2、步驟“4”中，電源置零時千萬不可將穩壓電源短接。3、用萬用表直接測RＯ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。七、思考題1、在求戴維南等