电路实验 验证戴维南定理

实验三 戴维南定理

一、实验目的

1．通过实验来验证戴维南定理，并加深对等效电路的理解； 2．学习用实验方法求含源一端口网络的等效电路； 3．灵活运用等效电源定理来简化复杂线性电路的分析； 4．进一步学习使用常用直流仪器仪表的方法。 二、实验原理

1．任何一个线性含源网络，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的二端网络（或称为含源一端口网络）。

根据戴维南定理：对任一线性含源一端口电阻网络（见图 3.1(a)），就其端口而言总可以用一个电压源串联电阻来等效，如图3.1(b)所示，其电压源的电压为原网络端口a 、b 两端的开路电压U oc , 电阻为原网络将内部电源化零以后从端口看进去的等效电阻R i 。

这里所谓的等效是指含源一端口网络被等效电路替代后，对原一端口网络的外电路没有影响，也就是外电路的电流和电压保持替代前后不变。

(a)

(b)

图 3.1 一端口网络及其等效电路

2．含源一端口网络输入电阻R i 的实验测定法

（1）测量含源一端口网络的开路电压U oc 和短路电流I sc ，则输入电阻为

sc

oc

i I U R =

（2）将含源一端口网络内所有电压源的电压和电流源的电流变成零，即含源一端口网络化为无源一端口网络。然后在这无源一端口网络的端口处，外加一个电压U s ，测量端口的电流I ，则入端电阻为

I

U R S

i =

三、实验内容

将原网络改接一根线的等效法。

(1) 用数字万用表测量R1 ~R3 电阻元件的参数取100~300Ω之间，将直流稳压电源接入电路，令u=20V，实验中调好后保持不变。

(2) 按图3.2（a）接线，调节R从0~∞，测量出U AB 和I R 的数值，特别要注意测出R=0及R=∞时的电压、电流值，将电压表和电流表的读数填入表4-1中。

(3) 将图3.2 (b) 的CD连线断开，连接CE，此时由R3与R1并联再与R2串联的电阻值（即AE间的电阻），由实验原理可知即为等效电阻，再将原先20V的电源改为由实验内容（2）测得的等效电压源U OC，也就是内容（2）将电流表断开时的电压表指示值，然后重复内容（2）的测量，并将测得结果填入表3.1中。

（a）

（b）

图3.2 原网络及其改接线后的戴维南等效电路

表3.1

四、实验注意事项

1．在实验测量过程中，电流表的量程注意要及时更换。

2．在做等效网络实验中，要将原先20V的电源注意改为所测的等效电压源U OC 。

3．用数字万用表直接测R AB 时，网络内的独立电源必须先置零，以免损坏数字万用表。

4．在改接等效网络线路时，要及时先关掉电源。

五、实验报告内容

1．在同一坐标平面上画出原网络与等效网络的外部伏安特性曲线，并作分析比较，验证它们的等效性，并分析误差产生的原因。

2．根据实验内容（2）所测的U oc和I sc，计算有源二端网络的等效内阻，与实际测得R AB 进行比较。

六、预习思考

复习戴维南定理及网络等效条件。

七、仪器设备