实验5戴维南定理的验证

实验5 戴维南定理的验证
一、实训目的
1. 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的明白得。

2. 把握测量有源二端网络等效参数的一样方式。

二、原理说明
1. 任何具有两个出线端的部份电路称为二端网络。

假设网络中含有电源称为有源二端网络，不然称为无源二端网络。

戴维南定理：任何一个线性有源二端网络，对外电路来讲，总能够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 等于那个有源二端网络的开路电压Uoc ， 其等效内阻R 0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。

诺顿南理指出：任何一个线性有源网络，总能够用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is 等于那个有源二端网络的短路电流I SC ，其等效内阻R 0概念同戴维南定理。

Uoc （Us ）和R 0或I SC （I S ）和R 0称为有源二端网络的等效参数。

2. 有源二端网络等效参数的测量方式 (1) 开路电压、短路电流法测R 0
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 ，那么等效内阻为 Uoc R 0＝ ── Isc
若是二端网络的内阻很小，假设将其输出端口短路 那么易损坏其内部元件，因此不宜用此法。

(2) 伏安法测R 0 图5-1有源二端网络外特性曲线 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。

依照 外特性曲线求出斜率tg φ，那么内阻 △U U oc R 0＝tg φ＝ ──＝── △I Isc
也能够先测量开路电压Uoc ， 图5-2半电压法测R 0电路
再测量电流为额定值I N 时的输出
U oc －U N
端电压值U N ，那么内阻为 R 0＝────
I N
(3) 半电压法测R 0
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（由电阻箱的读数 确信）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

(4) 零示法测U OC 图5-3零示法测U OC 电路
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。

为了排除电压表内阻的阻碍，往往采纳零示测量法，如图5-3所示.。

U I A
B
I U
O
ΔU
ΔI
φ
sc
oc
c /2
零示法测量原理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，测量现在稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

序号名称型号与规格数量备注
1 可调直流稳压电源0～30V 1 屏上
2 可调直流恒流源0~200mA 1 屏上
3 直流电压表0~200V 1 屏上
4 直流毫安表0~2000mA 1 屏上
5 万用表 1 自备
6 电阻器若干DDZ-11
7 可调电阻箱0～99999Ω 1 DDZ-12
8 电位器1k/2W 1 DDZ-12
四、实训内容
依照如图线路，按实验要求接好实训线路。

(a) 实验电路图(b)等效图
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效
电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的I SC、R0。

按
上图（a）接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入R L。

测出U O c 和Isc,并计算出R0（测U OC时，不接入mA表),填入右表中。

2. 负载实验
按上图（a）连线，接入R L。

依照下表中负载R L的阻值，测量并绘制有源二端网络（a）的外特性曲线。

将测量数据填入表中。

R L(Ω)0 200 400 600 800 1K 1.2K 1.4K ∞
U（v）
I（mA）
3. 验证戴维南定理：从电阻箱（或电位器）上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，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Uoc之值）相串联，如图(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。

Uoc
(v)
Isc
(mA)
R0=Uoc/Isc
(Ω)
4. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。

见图（a ）。

将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源I S 和电压源U S ，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档去测定负载R L 开路时A 、B 两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R 0，或称网络的入端电阻R i 。

五、实训注意事项
1. 测量时应注意电流表量程的改换。

2. 用万表直接测R 0时，网络内的独立源必需 先置零，以避免损坏万用表。

第二，欧姆档必需经 调零后再进行测量。

3. 改接线路时，要关掉电源。

六、预习试探题
1. 在求戴维南等效电路时，作短路实验，测Isc 的条件是什么？在本实训中可否直接作负载短路实训？请实训前对线路(a)预先作好计算，以便调整实训线路及测量时可准确地选取电表的量程。

七、实训报告
1. 依照步骤2和3，别离绘出曲线，验证戴维南定理的正确性， 并分析产生误差的缘故。

2. 归纳、总结实训结果。

3. 心得体会及其它。

图 5-4。