电路分析基础课程设计

电路分析基础

课程设计

一、实验名称

戴维南定理

二、实验目的

1．验证戴维南定理。

2．测定线性有源一端口网络的外特性和戴维南等效电路的外特性。

三、实验所用设备，器材

1．电路分析实验箱一台

2．直流毫安表一台

3．数字万用表一台

四、实验原理

戴维南定理指出：任何一个线性有源一端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理

U，其想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原一端口的开路电压

oc

R，见图4－1。电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻

eq

图4－ 1 图4- 2

1、开路电压的测量方法

① 方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻eq R 与电压表的内阻V R ，相比

可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。

② 方法二：补偿法。其测量电路如图4－2所示，E 为高精度的标准电压源，R 为标

准分压电阻箱，G 为高灵敏度的检流计。调节电阻箱的分压比，c 、d 两端的电压随之改变，

当ab cd U U =时，流过检流计G 的电流为零，因此

KE K R R R U U cd ab =+==2

12 式中 2

12R R R K += 为电阻箱的分压比。根据标准电压E 和分压比K 就可求得开路电压ab U ,因为路平衡时0=G I ，不消耗电能，所以此法测量精度较高。

2、等效电阻eq R 的测量方法

对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电eq R 可以从原网络计算得出，也可以

通过实验测出，具体测量方法有以下几种：

① 方法一：将有源二端网络中的独立源都去掉，在ab 端外加一已知电压U ，测量一 端口的总电流总I ，则等效电阻 总

I U R eq =。 实际的电压源和电流源具有一定的内阻，它并不能与电源本身分开，因此在去掉电源

的同时，也把电源的内阻去掉了，无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度，因

而这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。

② 方法二：测量ab 端的开路电压oc U 及短路电流sc I 则等效电阻 sc

oc eq I U R = 这种方法适用于ab 端等效电阻eq R 较大，而短路电流不超过额定值的情形，否则有损

坏电源的危险。

图4 – 3 图 4－4

③ 方法三：两次电压测量法

测量电路如图4－3所示，第一次测量ab 端的开路oc U ，自作主张性质第二次在ab 端接一已知电阻L R （负载电阻），测量此时a 、b 端的负载电压U ，则a 、b 端的等效电阻eq R 为： L oc eq R U

U R )1(-= 第三种方法克服了第一和第二种方法的缺点和局限性，在实际测量中常被采用。

3、戴维南等效电路法

如果用电压等于开路电压oc U 的理想电压源与等效电阻L R 相串联的电路（称为戴维南等效电路，参见图4-4）来代替原有源二端网络，则它的外特性)(I f U =应与有源二端网络的外特性完全相同。实验原理电路见图4-5。

图4-5 五、实验步骤

1. 戴维南定理求支路电流0I ，

测定有源二端网络的开路电压oc U 等效电阻eq R

按图4-5接线，经检查无误后，采用直接测量法测定有源二端网络的开路电压oc U 。电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻eq R 。

用两种方法测定有源二端网络的等效电阻eq R

A 、采用原理中介绍的方法二测量：

首先利用上面测得的开路电压oc U 和预习中计算出的eq R 估算网络的短路电流sc I 大小，在sc I 之值不超过直流稳压电源电流的额定值和毫安表的最大量限的条件下，可直接测出短路电流，并将此短路电流sc I 数据记入表格4－ 1中。

B 、采用原理中介绍的方法三测量：

接通负载电阻L R ，调节电位器使L R = 75，使毫安表短接，测出此时的负载端电压U 并记入表格4 - 1中。

表 4 – 1 取A 、B 两次测量的平均值作为eq R （0I 的计算在实验报告中完成）

2、测定有源二端网络的外特性

调节电位器,即改变负载电阻L R 之值，在不同负载的情况下，测量相应的负载端电压和流过负载的电流，共取五个点将数据记入自拟的表格中。测量时注意，为了避免电表内阻的影响，测量电压U 时,应将接在AC 间的毫安表短路，测量电流I 时，将电压表从B A 、端拆除。若采用万用表进行测量，要特别注意换档。

六、实验结果、

项目

Uoc(v) V Ise(MA) Req(∩) 数值

2.34 1.01 28.4 8

3.2 数值

2.34 1.23 26.4 10.1 数值

2.34 1.03 25,6 91.6

项目

Uoc （V ） U （V ） Isc （mA ） Req （Ω） 数值 2.34 1.01

28.4 83.2

七、

八、结果分析

实验前需要做充分的准备，预习实验内容。戴维南定理实验中计算出来的开路电压于测量值相差很大原因是测量时，电压表有内阻，此内阻并联到应当开路的两点间，使得在测量时，这两点间的电压低于计算的电压，尤其在被测的两点间的电阻很大，使得无法做到电压表的内阻＞＞被测电路两点间的电阻，这时，测量得到的值与计算值就会相差很大。

八、实验心得

1.应用戴维南定理可将任一复杂的集总参数含源线性时不变二端网络等效为一个简单

的二端网络，即可以将原来的电路等效为一恒压源与电阻串联的电路。

2. 戴维南定理只对外电路等效，对内电路不等效。也就是说，不可应用该定理求出等

效电源电动势和内阻之后，又返回来求原电路(即有源二端网络内部电路)的电流和

功率。

3. 应用戴维南定理进行分析和计算时，如果待求支路后的有源二端网络仍为复杂电路，

可再次运用戴维南定理，直至成为简单电路。

4. 戴维南定理只适用于线性的有源二端网络。如果有源二端网络中含有非线性元件时，

则不能应用戴维南定理求解。

? 通过此次实验，既让我验证了戴维南定理的正确性，又加深了我对这个定理的理解及应用。它将对我们今后在解决复杂电路问题方面具有非常重要的意义，所以我们必须努力去学习好它，运用好它。