实验二-戴维宁定理-有源二端网络等效参数的设定

1广东第二师范学院学生实验报告院系名称物理与信息工程系班级电子信息工程A班姓名翁剑鹏专业名称电子信息工程学号16550618027实验课程名称电路实验项目名称戴维宁定理-有源二端网络等效参数的设定实验时间2017.5.27实验地点物理楼六楼实验室实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。一、实验目的1.验证戴维南定理的正确性。2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二、实验仪器1．电路实验箱一台2．万用表一块三、实验原理1．戴维南定理戴维南定理指出：任何一个有源二端网络，对外电路来说，总可以用一个电压源SU和一个电阻SR的串联组合等效置换，此电压源的电压等于一端口的开路电压OCU，电阻等于一端口的全部电源置零后的输入电阻OR。其等效转换示意图如图3.3.1。图3.3.1戴维南定理的等效转换示意图US+有源网络－RSRL1212+－U12U12+－RL22．有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压法，短路电流法在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压OCU，然后在将其输出端短路，测其电路端口处电流SCI，其内阻SR为：SOCSCRUI。（2）伏安法当有源二端网络的外负载变化时，端口处电流与电压之间的关系称为有源二端网络的外特性。用电压表、电流表可测出有源二端网络的外特性曲线，如图3.3.2所示。有源二端网络的开路电压为OCU，短路电流为SCI。由外特性曲线可求出斜率tan，则内阻SR为：tanSURI。图3.3.2伏安法测等效有源二端网络的外特性曲线（3）半电压法当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻即为被测有源二端网络的等效内阻值。如图3.3.3所示。图3.3.3半电压法测等效有源二端网络的内阻值UOCI△I△UUSCI3（4）零示法电路如图3.3.4所示，在等效具有高内阻有源二端网络时用零示法。其方法是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。图3.3.4零示法测等效有源二端网络的开路电压四、实验内容和步骤1.依照接线图3.3.5所示，将稳压电源调至12sUV，断开LR测A、B两点间ABU即为开路电压OCU，再短接LR测短路电流SCI，则0=OCSCURI。把数据填入表3.3.1并计算内阻0R。图3.3.5测量戴维宁等效内阻Us12VR1300ΩR2510ΩR3510ΩR4200ΩRLAB4表3.3.1由开路电压和短路电流计算内阻值2.负载实验按表3.3.2改变LR阻值，测量有源二端网络的输出电压U和电流I。表3.3.2负载实验LR()10008006004002000U(V)3.012.842.582.171.490I(mA)3.023.564.325.487.5111.923.验证戴维宁定理将1kΩ可变电阻器，阻值调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻0R值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压OCU之值）相串联，仿照步骤“2”测其特性，对戴维宁定理进行验证。将数据记录到表3.3.3.表3.3.3验证戴维宁定理LR()10008006004002000U(V)3.002.832.562.161.490I(mA)3013.554.315.477.4811.874.测量有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源开路，电压源短路)，用万用表的欧姆档去测负载LR开路后A、B两点间的电阻，即为被测网络的等效内阻eqR或称网络的输入端电阻0R。解得：0R=331ΩOCU(V)SCI(mA)0=OCSCURIC4.0411.94337.695五、实验报告要求整理测试结果，绘出原电路等效的戴维宁等效电路。说明为什么两者是等效的。答：戴维宁等效电路如图所示。两者对于AB端口外的电路，即LR中的电压、电流是等效的，因此两者是等效的。六、实验注意事项1.注意测量时，及时更换电流表的量程。2.电压源短路时不可将稳压源短接。3.用万用表直接测0R时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。4.改接线路时，要关掉电源。七、思考题1.戴维宁等效的意思，是指外电路的等效还是内电路的等效，为什么？答：戴维宁等效指的是外电路的等效。因为当一端口用戴维宁等效电路置换后，端口以外的电路（即外电路）中的电压、电流均保持不变，因此这种等效是对外等效。2.如果电路中含有受控源，是否也能用戴维宁等效法去化简电路？答：电路中含有受控源，也可用戴维宁等效化简电路。利用戴维宁定理时，受控源不能作任何处理，要原封不动地保持在电路中。八、实验心得理论与现实实验得出的结果难免存在一定的误差，做的时候不能一直想着要对着理论结果来做。当在得出的结果误差过大时，应回过头检查在哪一步出现错误，及时Uoc4.04VReq337.69ΩRLAB6修正。