实验五---戴维南定理的验证(仿真实验)

实验五戴维南定理的验证（仿真实验）一、实验目的1.验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。3.掌握测量开路电压与等效内阻的方法。二、实验原理1.戴维南定理任何一个线性有源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为有源一端口网络）。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。UOC（US）和R0称为有源二端网络的等效参数。2.有源二端网络等效电阻的测量方法（1）开路电压、短路电流法测R0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UOC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效内阻为：SCOC0IUR如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。（2）伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图5-1所示。根据外特性曲线求出斜率tan，则内阻：SCOC0IUΔIΔUtanRABUOCUOIISCΔUΔIUSU电阻箱RLIVR0被测有源网络UOC/2图5-1外特性曲线图5-2半电压法测内阻的方法（3）半电压法测R0如图5-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（即电阻箱）的阻值就是被测有源二端网络的等效内阻值。三、实验设备序号名称型号与规格数量1直流稳压电源0～30V12直流恒流源0～500mA13直流数字电压表0～200V14直流数字毫安表0～200mA115十进制可变电阻箱0～99999.9Ω16戴维南定理实验电路板1四、实验内容被测有源二端网络如图5-3（a）所示，电压源US=12V和恒流源IS=10mA。51051033010USIS电阻箱RLUOCU电阻箱RLIR0被测有源网络（a）电路原理图（b）等效电路图5-3有源二端网络图5-4Multisim戴维南定理测开路电压仿真电路2图5-5Multisim戴维南定理测短路电流仿真电路1.用开路电压、短路电流法测量戴维南等效电路的UOC、R0。按图5-3（a）接入稳压电源US=12V和恒流源IS=10mA，不接入RL。测量出开路电压UOC（注意测量开路电压UOC时，不接入毫安表。）；然后再短接RL，测量出短路电流ISC，则根据公式计算出R0，将所测数据填入表5-1中。表5-1开路电压、短路电流法的实验数据(V)UOC(mA)IS)(R0理论值实测值3图5-6Multisim“戴维南定理”原电路伏安实验图5-7Multisim“戴维南定理”等效电路伏安实验2.伏安法（戴维南等效电路与原电路伏案关系比较）按图5-6接入负载电阻RL（即电阻箱）。按表5-2改变电阻箱RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，将数据填入表5-2中。按图5-7接入负载电阻RL（即电阻箱）。按表5-3改变电阻箱RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，将数据填入表5-3中。表5-2有源二端网络的外特性实验数据（原电路）RL（kΩ）123456789U（V）I（mA）表5-3有源二端网络的外特性实验数据（等效电路）RL（kΩ）123456789U（V）I（mA）4图5-8Multisim“戴维南定理”半电压法实验电路3.半电压法按图5-8接入负载电阻RL（即电阻箱）。改变电阻箱RL阻值，使其两端电压等于UOC的一半，电阻箱RL的阻值记录于表5-3中。表5-3有源二端网络的等效电阻、开路电压的实验数据(V)UOC)(R0五、实验注意事项1.测量时应注意电压表、电流表量程的更换。2.改接电路时，要关掉电源。六、预习报告计算有源二端网络开路电压及等效内阻。七、实验报告1.根据步骤1的方法测得的UOC与R0与预习时电路计算的结果作比较，分析误差产生的原因？2.根据步骤2，绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。5说明：1、仿真实验采用MultisimV7.0软件进行计算机仿真实验，同时完成实验报告2、分组实验参数如下：学号R1R2R3R4Is(mA)Us(V)1~25103305101010123~45003005002020105~65103305101020107~85003005002010109~1051033051010101511~1251033051020302013~1450030050020203015~1651045050050201017~1850030040025201519~2050033050020252021~2240030051010152023~2450030050020201025~2640045050020101227~2850040040025201529~3040030050020252031~3251033051015502033~3440030060020203035~3651045050025501037~3840030040020501539~4050033060015252041~4240030050020502043~4451045020025201545~4640020050015102547~48500350400352530