有源二端网络等效参数的测量实验报告

U OC
I SC
实验3。

3 有源二端网络等效参数的测量
一、实验目的
（1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路。

（2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。

（3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法. （4） 了解负载获得最大传输功率的条件. 二、实验仪器
1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱 三、实验原理 1.有源二端网络
任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。

有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源. 2。

戴维南等效电路及电路参数 戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，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U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ,其等效电阻RO 等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为U OC (U S )和R O 。

3.有源二端网络等效电阻R O 的测量方法： （1)伏安法测R O 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示.根据外特性曲线求出斜率tg ϕ，则电阻为
R O =tg ϕ=I
U
∆∆
(2）半电压法
4。

负载获得最大功率的条件
下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R O 可视为电源内阻和传输线路电阻的总和,R L 为可变负载电阻，负载R L 上消耗的功率P 可由下式表示：
L L O
S L R R R U R I P 2
2⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+==
当R L =0或R L =∞时，电源输送给负载的功率均为零。

而以不同的R L 值代入上式，则可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值,是负载能从电源处获得最大的功率.
R R L
图1
R
L N 图2 U S
根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的R L 为自变量，P 为应变量,并使0=L
dR dP
，即可求得最大功率传输的条件。

即RL=RO
当满足RL=RO 时，负载从电源获得的最大功率为
L S
L L S L L O S
R U
R R U R R
R U P 4222
2
max =⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=
这时，称此电路处于“匹配”状态。

四、实验步骤及数据 （一）伏安法测量戴维南等效电路参数
(1）实验电路入图2所示.
（2）调节直流稳压电源，使输出电压U 1=12V ，并保持不变. （3）将负载R L 开路，测网络a 、b 两端的开路电压U OC ，记录。

（4）将负载R L 短路，测该支路短路电流I SC ，记录数据。

（5）连接负载R L ，按表中的要求改变负载R L ，测得R L 为不同阻值时所对应得U ab 和I ，记录数据。

（6）利用表中数据，画出有源二端网络N 伏安特性曲线()I f U =,利用伏安法求R O . （7）根据开路电压U OC 与负载R O 得到有源二端网络N 的戴维南等效电路。

由图可得，R O =200Ω，U OC =6V
（二）伏安法验证戴维南定理
（1）实验电路如图3所示的有源二端网络N 的戴维南等效电路，按图接线。

（2）调节稳压电源，使输出电压为U OC ，串联电阻数值为R O 。

（3)按表改变RL,测量不同数值RL 所对应的U a'b'、I',记录结果。

（4）根据2个表绘出伏安法特性曲线，进行比较验证戴维南定理。

最大负载功率条件:
(1）根据表2，计算出负载获得的功率P=U a ’b'I'。

（2）根据实验结果，画出P —R
R L
图3
L N
（三）设计一个实验验证诺顿定理 1）测量诺顿等效电路参数
(1)测量上图所示电路的短路电流I. (2)测量上图所示电路的开路电压U 。

（3）根据半电压法，调动滑动变阻器,当电压为U 的一半时，将R L 从电路断开,用万用表测量其阻值，此时R L 的阻值就是等效电路R O 的阻值.
(4）将滑动变阻器R L 换为定值电阻R L ’，改变R L ’，测得为不同阻值时所对应的ab U 和'I ,记录数据,画出伏安特性曲线。

(5）根据短路电流I 与R O 得到有源二端网络N 的诺顿等效电路。

R O = Ω，I= mA
2）伏安法验证诺顿定理
（1）实验电路如上图所示的有源二端网络N 的诺顿等效电路。

（2）调节恒流源，使其输出电流为I ，并联电阻R O 。

(3）改变R L 的电阻，测量测得为不同阻值时所对应的的''b a U '和'
'I ，记录数据，画出伏安特性曲线。

R L。