实验四 戴维南定理

一、实验目的

1．验证戴维南、诺顿定理的正确性，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．通过实验证明负载上获得最大功率的条件。

 

二、实验原理

n      戴维南定理

n      诺顿定理

n      有源二端网络等效参数的测量（等效Uoc、Isc和等效电阻Ro的测量）

n      负载上获得最大功率的条件

1．戴维南定理

戴维南定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源Us和一个电阻Rs串联组成的实际电压源来代替。其中：电压源Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc, 内阻Rs等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻Ro。

2．诺顿定理

诺顿定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电流源Is和一个电阻Rs并联组成的实际电流源来代替，其中：电流源Is等于这个有源二端网络的短路电流Isc，内阻Rs等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻Ro。

3、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，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC, 然后再将其输出端短路，测其短路电流ISC，且内阻为：                           

   （若有源二端网络 的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。）

（2）测定有源二端网络等效电阻Ro

将被测有源网络内的所有独立源置零（即将电流源Is和电压源Us去掉，原电压源所接的两点短接），然后用万用表的欧姆档去测负载RL开路后a、b两点间的电阻值，此值即为被测网络的等效电阻Ro或称网络的入端电阻。

 

4、被测有源二端网络示图

电路图中R1=220Ω,  R2 = R3=820Ω，R4=270Ω，RL为负载电阻，R0为等效电阻， Uoc 为开路电压，Us=12V。

 

四、实验内容

1、测量有源二端网络的等效参数

按电路图接入电源Us＝12V（用直流电源输出）

（1）  测量开路电压Uoc：在电路中，断开负载RL，用电压表测量开路电压，将数据记入表1中。

（2）  测量短路电流Isc：在电路中，将负载RL短路，用电流表测量电流，将数据记入表1中。 计算Rs＝ Uoc/ Isc，填入表1中。 

（3）  等效电阻Ro的测量方法

l            直接测量法

         原网络电压源为零（去掉电压源Us ，用连接线短接）。直接用万用表的欧姆档测量负载RL开路时a、b两点间的电阻。此即为被测网络的等效内阻Ro，或称网络的入端电阻Rs。

表1

UOC (V)

ISＣ(mA)

     Ro           RS= UOC / ISＣ

 

 

 

 

2、戴维南定理的验证

（1）    原电路的负载实验：按图（a）连接电路。改变RL的阻值，测量含源二端网络的外特性，将数据填入表2（原网络）。

（2）    等效电路的负载实验：按图（b）连接电路。用1KΩ电位器将阻值调在Ro所测定的等效电阻之值，用直流稳压源调在测定的开路电压Uoc之值，两者相串联。改变RL的阻值，测量其外特性，将数据填入表2（等效网络）。

（3）    验证戴维南定理的正确性，其等效电路外特性应与原电路外特性等效。

 

3、验证负载上获得最大功率的条件

利用测得的UL和对应的RL，计算不同RL值时负载上获得的功率: PL=UL²/ RL，将计算的PL填入表2。说明获得最大功率的条件，画出功率传输曲线图。

表2

 

五、实验报告要求

1、计算有源二端网络的等效参数Ro、 Uoc、 Isc 、Us、Rs；

2、根据表2的数据，画出二端网络等效电路的外特性曲线, 验证戴维南定理的正确性；

3、计算PL，说明负载上获得最大功率的条件。