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实验三 戴维宁定理
一、实验目的
1、 验证戴维宁定理的正确性,加深对该定理的理解。
2、 测定线性有源一端口网络的外特性和戴维宁等效电路的外特性。 二、实验原理
1、任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一条支路的电压和电流,可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源一端口网络)。
戴维宁定理指出:任何一个线性有源网络,对于外电路而言,总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替,理想电压源的电压等于原一端口的开路电压Uoc,其电阻(又称等效内阻)等于网络中所有独立源置零时的输入端等效电阻Req,见图3-1。
+
线性有源一端网络
Uoc
-
Req
图3-1
2、有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法
在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测出其输出端的开路电压Uoc,然后再将
其输出端短路,用电流表测量其短路电流Isc,则等效电阻为
UReq=oc
Isc
这种方法适用于ab端等效电阻Req较大,而短路电流不超过额定值的情形,否则有损坏电源的危险。
(2)两次电压测量法
测量电路如图3-2,3-3所示,第一次测量ab端的开路Uoc,第二次在ab端接一已知电阻RL(负载电阻),测量此时a,b端的负载电压U,则a,b端的等效电阻Req为:
U
Req=oc1RL
U
图3-2 图3-3 这种方法在实际测量中常被采用。 (3)半电压法
被 测 有 源 网 络
+
Uoc
-
Req
RL
V Uoc/2
图3-4
如图3-4所示,当负载电压为被测网络开路电压一半时,负载电阻(由电阻箱的读数确
定)即为有源二端网络的等效电阻。 三、仪器设备
1、戴维宁定理实验电路板 2、电位器
3、直流数字电压表、直流数字毫安表 4、可调直流稳压电源 四、实验内容与步骤
1、测定有源二端网络的开路电压Uoc和等效电阻Req
(1)按图3-5接线,经检查无误后,采用开路电压短路电流法测定有源二端网络的开路电压Uoc,电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻R’eq,可直接测出短路电流,并将此短路电流Isc数据记入表格3-1中。
图3-5
K1
R1 300 R2 510
R0
US
R2 510 R4 200
I1 RL 2K
+
-
10
(2)利用二次电压测量法,接通负载电阻RL,使RL=1K,测出此时的负载端电压U,并记入表格3-1中,求出相应的等效电阻R’’eq。
(3)取R’eq和R’’eq两次测量的等效电阻平均值作为Req,并记入表格3-1中。
表3-1
项目 数值
Uoc(V) Isc(mA)
U(V) R'eq(K) R''eq(K) Req(K)
2、测定有源二端网络的外特性
改变负载电阻RL之值,在不同负载的情况下,测量相应的负载端电压和流过负载的电流,共取五个点将数据记入自拟的表格3-2中。
表3-2
RL 电压(V) 电流(mA)
3、测定戴维宁等效电路的外特性。
如果用电压等于开路电压Uoc的理想电压源与等效电阻Req相串连的电路(称为戴维宁等效电路,参见图3-3)来代替原有原二端网络,则它的外特性UfI应与有源网络的外特性完全相同。重复上述步骤测出负载电压和负载电流,并将数据记入自拟的表格3-3中。
表3-3
RL 电压(V) 电流(mA)
六、实验报告要求
1、判断戴维宁定理的正确性,并分析产生误差的原因。
2、在同一坐标纸上作出两种情况下的外特性曲线,并作适当分析。
100Ω
200Ω
510Ω
1K
2K
1
2
3
4
5
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