电压源和电流源的等效变换

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电压源和电流源的等效变换

一、 实验目的

(1)掌握电源外特性的测试方法。 (2)验证电压源和电流源等效变换的条件。

二、 实验原理

(1) 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(1)是一条平行于1轴的直线。实际使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，即其输出电流不随负载电压而变，其外特性曲线即其伏安特性曲线1=g(u)是一条平行于U 轴的直线。

(2)实际使用的电压源(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器(或大阻值的电阻器)与稳压源(或恒流源)相串联(或并联)来模拟一个实际的电压源(或电流源)，实际的电压源(或电流源)的外特性是一条下倾的直线。

(3)一个实际使用的电源，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 相并联的组合来表尔。如果这两种电源能向同样大小的负载提供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条件为

o R Is =

g O =Ro

或

g Es =

R O =g0

如下图6-1所示：

三、实验设备

直流稳压电源、直流恒流源、直流数字电压表、直流数字毫安表、万用表、电阻器、可调电阻箱、实验线路

四、实验内容

(1)测定直流稳压电源的外特性

按图（a）接线，U S为+12V直流稳压电源。调节R2，令其值由大至小变化，记录电压表、电流表的读数，数据记入表1中。

(2)测定直流实际电压源的外特性

按图（b）接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节R2，令其值由大至小变化，记录电压表、电流表的读数，数据记入表2中。

(3)测定理想电流源的外特性

按图（c）接线，I s为直流恒流源，调节其输出为10mA，调节电位器R L(从0~1KΩ)，测出这两种情况下的电压表和电流表的读数，数据记入表3中。

（4）测定实际电流源的外特性

按图（d）接线，I s为直流恒流源，调节其输出为10mA，令R0为1 KΩ，调节电位器的阻值R L(从0~1KΩ)，测出这两种情况下的电压表和电流表的读数，数据记入表4中。

（5）测定电源等效变换的条件

按图（e）线路接线，记录线路中两表的读数。然后利用图（e）中右侧的元件和仪表，按图（f）接线。调节恒流源的输出电流I S，使两表的读数与图（e）时的数值相等，记录I S 值，验证等效变换条件的正确性。

五、实验处理

（a）直流稳压电源外特性曲线：

表1：直流稳压电源外特性测试数据

U（V）

I（mA）

U（V）

I（mA）

（c ）理想电流源外特性曲线

表3：理想电流源外特性测试数据

U（V）

I（mA）

（d）实际电流源外特性曲线

表4：实际电流源外特性测试数据

U（V）

I（mA）

I S=

1、将实验数据记入上述表格中。

2、根据实验数据在（a）、（b）、（c）、（d）框中绘出电源的四条外特性曲线。

3、从实验结果验证电源等效变换的条件。

4、通过实验数据分析，总结、归纳各类电源的特性，能得出什么结论？

5、进行误差分析。

6、写出心得体会及其他。

成绩：