關于電壓源、電流源特性試驗12實驗目的

1．掌握建立電源模型的方法；

2．掌握電源外特性的測試方法；

3.

了解電壓源電流源及其伏安特性。

4．加深對電壓源和電流源特性的理解；

5．研究電源模型等效變換的條件。

預習要求

預習電源模型的有關章節，熟練掌握實際電壓源與電流源的互換方法。第2頁,共21頁，2024年2月25日，星期天3實驗原理一、電壓源理想電壓源具有兩個基本性質：<1>它的電壓是定值。<2>流過理想電壓源的電流不是由電壓源本身決定，而是由與它相接的外電路來確定。理想的電壓源并不存在，但有些實際電源在一定條件下可近似地看作理想的電壓源。實際的電源可以用一個理想電壓源和一個小電阻串聯的模型來表示．當電壓源中有電流流過時,必然在內阻上產生電壓降,因此，實際電壓源的端電壓U可表示為：

U=E-IR0

+-E+-ER0第3頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4二、電流源理想電流源具有兩個基本性質：〈1〉它的電流是定值，或是一定的時間函數?！?〉它的端電壓不是由電流源本身決定，而是由與它相接的外電路來確定。理想的電流源并不存在，但有些實際電源在一定條件下可近似地看作理想的電流源。如晶體三極管。晶體三極管共基極連接，當UBC在一定范圍內變化時，集電極電流IC近乎恒值，可將其視為理想電流源。實際的電源可以用一個理想電流源和一個電阻并聯的模型來表示。

ISIRIISU理想電流源ISIR0I’RIU00實際電流源IS第4頁,共21頁，2024年2月25日，星期天5三、電源的等效變換如果兩種電源的參數滿足：R0=R0’E/R0=Is

則電壓源與電流源可以互相轉換，而對外電路不發生任何影響。見圖

第5頁,共21頁，2024年2月25日，星期天6實驗內容、步驟一、測定直流穩壓電源的伏安特性1、一般情況下，晶體穩壓電源內阻遠小于負載電阻，可將其視為理想電壓源。如好線路，開啟晶體穩壓電源，調節輸出電壓U0等于10伏，調節可變電阻RL,測量的輸出電壓。晶體管穩壓源mAVR=200歐RLUU0理想電壓源實驗電路第6頁,共21頁，2024年2月25日，星期天72、將一個51歐電阻與穩壓電源串聯，組成一個實際電壓源，如圖。接好電路，啟動電源，調節輸出電壓U0為10伏。改變電阻RL數值，測量相應的輸出電壓U。晶體管穩壓源R0=51歐U0VmAIU實際電壓源實驗電路第7頁,共21頁，2024年2月25日，星期天8二、測試電流源的伏安特性1、理想電流源的伏安特性如圖連接好電路。RL=0,接通電源，調節電位器，使IC=10mA。調節RL，測定相應的電流I.IsmARL等效電路第8頁,共21頁，2024年2月25日，星期天92、實際電流源的伏安特性如圖接好電路。RL=0,接通電源，調節電位器，使IC=10mA。這時對于RL而言，前面所接的含源二端網絡相當Is=10mA內阻R0=510歐的實際電流源。調節RL，測定相應的電流I.mA510歐RLIs等效電路第9頁,共21頁，2024年2月25日，星期天103、電源的等效變換用電壓源——串聯一個電阻的模型，代替電流源——并聯電阻模型。本實驗中，E=IR0=10mA×510?=5.1V，相應的電壓源電路如圖2。調節RL,測量相應的電流值。第10頁,共21頁，2024年2月25日，星期天11實驗設備、儀器晶體管穩壓電源一臺實驗電路板一塊直流毫安表一只萬用表一只

思考題1、電壓源和電流源等效變換的條件是什么？所謂‘等效’是對誰而言？2、理想電流源和理想電壓源能否進行等效變換？為什么？3、說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負載下能保持恒值？

答案第11頁,共21頁，2024年2月25日，星期天12拓展內容研究電源等效變換的條件是方法一：用電壓源——串聯一個電阻的模型，代替電流源——并聯電阻模型。E=IR0=10mA×510?=5.1V，相應的電壓源電路如圖2。調節RL,測量相應的電流值。方法二：內阻R0為標稱值，可能與實際值有出入。因此，先用萬用表測出R0的實際值，再用方法一的步驟計算E。相應的電壓源電路如圖2。調節RL,測量相應的電流值。方法三：測量實際電流源的開路輸出電壓Uab，令電壓源的開路電壓即E=Uab。相應的電壓源電路如圖2。調節RL,測量相應的電流值。方法四：調節電路中恒壓源E，令圖2中電流表、萬用表的讀數圖1的數值相等，記錄E之值，驗證等效變換條件的正確性。第12頁,共21頁，2024年2月25日，星期天13實驗報告要求

1．

根據實驗數據表格繪出電源的五條外特性曲線；

2．從實驗結果，驗證電源等效變換的條件；

3．回答思考題。

第13頁,共21頁，2024年2月25日，星期天14謝謝第14頁,共21頁，2024年2月25日，星期天15晶體管穩壓電源第15頁,共21頁，2024年2月25日，星期天16直流電流表的使用（1）應將直流電流表串聯在待測電流的支路中；（2）

接線時，必須使電流從電流表的“+”端流入，“-”端流出，不得反接；（3）

根據被測電流的大小，選擇適當的電流表量限，測量中盡量使指針偏轉在；2/3量限以上。

第16頁,共21頁，2024年2月25日，星期天17直流電壓表的使用（1）應將直流電壓表并接在待測電壓的兩端；（2）

電壓表的接線，一般使用表筆，把紅表筆接至電壓表的“+”端，黑表筆接至電壓表的“-”端，測量時將紅表筆接至被測電壓的正極，黑表筆接至負極；（3）

根據被測電壓的大小，選擇適當的電壓表量程，測量中盡量使指針偏轉在2/3量程以上。

第17頁,共21頁，2024年2月25日，星期天18電路板第18頁,共21頁，2024年2月25日，星期天19電阻箱第19頁,共21頁，2024年2月25日，星期天20思考題的參考答案1、電壓源和電流源等效變換的條件是什么？所謂‘等效’是對誰而言？答：R0=R0’E/R0=Is

其中，R0、R0’為電壓源內阻和電流源內阻。所謂等效是對外電路而言的。2、理想電流源和理想電壓源能否進行等效變換？為什么？答：不能。因為理想電壓源的內阻為0，利用等效變換條件E/R0=Is

等效電流源的Is為無窮大，不能得到有限值。同理，理想電流源也不能等效為電壓源。