实验报告1

实验名称：电源的等效变换

姓名：陈庚学号：1138360117

同组人：郭盛、全卓越学号：1138360110 、1138360138

专业、班级：土木工程1班评分：

日期：2013. 5. 6 指导老师：

一、实验目的

1、掌握电源外特性的测试方法。

2、验证电压源与电流源等效变换的条件。

二、原理说明

1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U=f（I）是一条平行于I轴的直线。一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。

2.一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或电流源）。

3.一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导go相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：

Is=Us/Ro，go=1/Ro 或Us=IsRo，Ro=1/go。如图3-1所示。

三、实验设备

图3-1

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 DG04

2 可调直流恒流源0～500mA 1 DG04

3 直流数字电压表0～200V 1 D31

4 直流数字毫安表0～200mA 1 D31

5 万用表 1 自备

6 电阻器120Ω,200Ω,

510Ω,1KΩ

DG09

7 可调电阻箱0～99999.9Ω 1 DG09

8 实验线路DG05 1.测定直流稳压电源与实际电压源的外特性。

（1）按图1接线。Us为+12V直流稳压电源（将Ro短接）。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录数据结果在表3-1。

R（Ω）800 600 500 400 200 100 0

I（mA）12.07 12.07 12.07 12.07 12.07 12.07 12.07 U（V）12.0 15.1 17.2 20.1 30.1 40.2 60.2

化，记录数据结果在表3-2。

R（Ω）800 600 500 400 200 100 0

I（mA）11,48 11.35 11.25 11.13 10.71 1032 9.62

U（V）11.4 14.1 16.0 18.5 26.7 34.2 48.0 2.测定电流源的外特性

按图3接线，Is为直流恒流源，调节其输出为10mA，令Ro分别为1KΩ和∞（即接入和断开），调节电位器RL（从0至1KΩ），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。分别记录实验数据在表3-3和表3-4。

表3-3 测定电流源的外特性（Ro=1KΩ）

R（Ω）800 600 500 400 200 100 0

I（mA） 4.63 3.90 3.47 2.97 1.74 0.94 0

U（V） 5.8 6.5 6.9 7.4 8.7 9.4 10.4

表3-4 测定电流源的外特性（Ro=∞，相当于短路）

R（Ω）800 600 500 400 200 100 0

I（mA）8.33 6.24 5.20 4.16 2.08 1.04 0

U（V）10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4

用图4中右侧的元件和仪表，按图5接线。调节恒流源的输出电流Is，使两表的读数与图4时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性。

表3-5 测定电源等效变换

Us（V）U（V）I(mA)

12 10.05 10.00

表3-6 测定电流等效变换

Us（V）U（V）I(mA)

6,12 10.05 10.00

五、实验注意事项

1.在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，测电流源外特性是，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。

2.换接线路是，必须关闭电源开关。

3.直流仪表的接入应注意极性与量程。

六、预习思考题

1.通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？

答：电压源本身其内阻很小，短路时会产生很大的电流，这时候大电流会产生大量的热烧坏电源。电流源输出电流恒定，其输出端开路，等于接了个阻值无穷大的电阻，输出电流在这个电阻两端将产生一个无穷大的电压，大电压会使电流源烧毁。

2.电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？

答：电压源和电流源的外特性，都因为电源必然存在的内阻，所以输出的物理量会随负载的增大，呈下降变化趋势。理论的恒压源和恒流源没有内阻，输出将是平坦的。但是实际上的恒压源和恒流源还是有内阻的，只是内阻很小了，它的输出特性曲线接近平坦，但是略有微小的下降。

七、实验报告

1.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结各类电源的特性。

2.从实验结果，验证电源等效变换的条件。

答：由等效电源定理可知：将有源二端网络用一个等效的电源代替，因此端口特性相同，也就是说不论电源接到任何电路中，变换前后对外产生的电势和电流都相同。

3.心得体会及其他。

通过此次电路实验，我的收获真的是蛮大的，不只是学会掌握电源外特性的测试方法，验证电压源与电流源等效变换的条件。更重要的是在此次实验过程中，更好的培养了我们的具体实验的能力。又因为在在实验过程中有许多实验现象，比如数据一计算值的误差测出来的大，需要我们仔细的观察，并且分析现象的原因检查线路，特别有时当实验现象与我们预计的结果不相符时，就更加的需要我们仔细的思考和分析了，并且进行适当的调节。因此电路实验可以培养我们的观察能力、动手操做能力和独立思考能力。