电路实验 戴维南定理和有源二端网络的研究(1)
电路实验
第2章 电 路 实 验2.3 戴维南定理2.3.1 实验目的(1) 掌握线性含源二端网络等效参数的测量方法。
(2) 验证戴维南定理。
2.3.2 实验原理戴维南定理指出：任何一个线性含源二端网络，对于外电路而言，总可以用一个理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含源二端网络的开路电压U oc ，其电阻(又称为等效内阻)等于网络中所有独立源置零时输入端等效电阻R eq ，如图2-9所示。
1．开路电压的测量方法方法一：直接测量法。
当有源二端网络的等效内阻R eq 与电压表的内阻R v 相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。
图2-9 线性含源二端网络等效电路 图2-10 补偿法测量电路方法二：补偿法。
其测量电路如图2-10所示，E 为高精度的标准电压源，R 为标准分压电阻箱，G 为高灵敏度检流计。
调节电阻箱的分压比，c 、d 两端的电压随之改变，当U cd ＝U ab 时，流过检流计G 的电流为零，因此U cd ＝U ab ＝221R R R +E ＝KE式中，K ＝221R R R 为电阻箱的分压比。
根据标准电压E 和分压比K 就可求得开路电压第2章 电路实验 ·37·U ab ，因为电路平衡时I G =0，不消耗电能，所以此法测量精度较高。
2．等效电阻R eq 的测量方法对于已知的线性有源一端口网络，其输入端等效电阻R eq 可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法。
方法一：将有源二端口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I 总，则等效电阻R eq ＝UI 总实际的电压源和电流源都具有一定的内阻，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。
方法二：测量ab 端的开路电压U OC 及短路电流I SC ，则等效电阻为R eq ＝OCSCU I 这种方法适用于ab 端等效电阻R eq 较大，而短路电流不超过额定值的情况，否则有损坏电源的危险。
实验2-戴维南定理和诺顿定理的验证——有源二端网络等效参数的测定讲解学习
实验2-戴维南定理和诺顿定理的验证——有源二端网络等效参数的测定实验报告专业班级：计算机1601/1602 实验日期：2016.11.21学生姓名：李雨珈 学 号：16131030760 班级:计算1601 成绩： 实验名称：戴维南定理和诺顿定理验证 1、实验目的（1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。
（2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
2、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二端网络(或称为含源一端口网络)。
戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，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S U 等于这个有源二端网络的开路电压OC U ，其等效内阻0R 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流S I 等于这个有源二端网络的短路电流SC I ，其等效内阻0R 定义同戴维南定理。
OC U （S U ）和0R 或者SC I （S I ）和0R 称为有源二端网络的等效参数。
2）有源二端网络等效参数的测量方法 （1）开路电压、短路电流法测0R在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压OC U ，然后再将其输出端短等效内阻为0R SCOCI U =路，用电流表测其短路电流SC I ，则如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。
(2)伏安法测0R2OC图-2用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图-1所示。
根据外特性曲线求出斜率Φtg ，则内阻0R =Φtg =SC OCI U I U =∆∆，也可以先测量开路电压OC U ，再测量电流为额定值N I 时的输出端电压值N U ，则内阻为0R =NNOC I U U -。
有源二端网络等效参数的测量实验报告
U OCI 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=IU∆∆（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 OS L R R R U R I P 22⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==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1RL 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=LdR 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 SL L S L L O SR UR R U R RR U P 42222max =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=这时，称此电路处于“匹配”状态。
电路实验 戴维南定理和有源二端网络的研究
电工实验—06戴维南定理验证和有源二端网络的研究一． 实验目的1． 用实验方法验证戴维南定理2． 掌握有源二端网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法的特点3． 证实有源二端网络输出最大功率的条件二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理一个含独立电源，受控源和线性电阻的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此二端网络的开路电压，其等效内阻是二端网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二网络的输入电阻（或称等效电阻）如图6-1所示。
图6-1 戴维南等效电路OC图6-2 有源二端网络的开路电压OC U 和入端等效电阻i RU OCb图6-3 直接测量OC U2． 开路电压的测定方法 （1） 直接测量法当有源二端网络的入端等效电阻i R 与万用表电压档的内阻V R 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压OC U 。
如图6-3所示。
（2） 补偿法当有源二端网络的入端电阻i R 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。
图6-4中虚线框内为补偿电路，'S U 为另一个直流电压源，可变电阻器P R 接成分压器使用，G 为检流计。
当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路'A 、'B 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压OC U 。
由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。
图6-4 补偿法测量开路电压3． 入端等效电阻i R 的测定方法（1） 外加电源法将有源二端网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被测网络成为无独立源的二端网络，然后在端口上加一给定的电源电压"S U ，测量流入网络的电流I ，如图6-5所示。
戴维南定理——有源二端网络等效参数的设定 实验报告
院（系）名称
班别
姓名
专业名称
学号
实验课程名称
电路与电子线路实验
实验项目名称
戴维南定理——有源二端网络等效参数的设定
实验时间
实验地点
实验成绩
指导老师签名
1、实验目的
(1)验证戴维南定理的正确性。
(2)掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
2、实验仪器
(1)电路实验箱一台
(2)万用表一块
4.16
11.64
357.39
2.负载实验
按表3-7改变RL阻值，测量有源二端网络的输出电压U和电流I。
表3-7负载试验
RL/Ω
1000
800
600
400
200
0
U/V
3.13
2.98
2.72
2.32
2.63
0.12
I/mA
3.13
3.69
4.48
5.70
7.80
12.39
2.测量有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源开路，电压源短路)，用万用表的欧姆档去测负载RL开路后A、B两点间的电阻，即为被测网络的等效内阻Req或称网络的输入端电阻R0。将数据记录到表3-8。
5、实验注意事项
(1)注意测量时，及时更换电流表的量程。
(2)电压源短路时不可将稳压源短接。
(3)用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。
(4)改接线路时，要关掉电源。
6、实验心得
在实际操作过程中，实验结果难免会因种种原因而受到影响，实验数据亦有误差，因此我们在操作时应尽量避免操作失误导致的实验误差。
实验六戴维南定理――有源二端网络等效参数的测定(精)
1.测量时,注意电流表量程的更换
2.改接线路时,要关掉电源。
六.预习与思考题
1.如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流,在什么情况下不能直接测量开路电
压和短路电流?
2.说明测量有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法,并比较其优缺点。
3.什么是阻抗匹配?电路传输最大功率的条件是什么?
测开路电压U OC:在图6-4电路中,断开负载R L,用电压表测量开路电压U OC,将数据记入表6 -1中。
测短路电流I S
:在图6-4电路中,将负载R L短路,用电流表测量电流I S C,将数据记入表6-1 C
中。
表6-1
Uoc(VIsc(mARs=Uoc/Isc
2.负载实验
测量有源二端网络的外特性:在图6-4电路中,改变负载电阻R L的阻值,逐点测量对
性曲线,如图6-1所示。开路电压为U OC ,根据外特性曲
线求出斜率tg φ,则内阻为:
I
U R ∆∆==φtg S。另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U OC ,以及
额定电流I N和对应的输出端额定电压U N ,如图6-1所示,则内阻为:
N
N OC S I U U R −=。(3半电压法
如图6-2所示,当负载电压为被测网络开路电压U OC一
零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较当恒压源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时电压表的读数将为0然后将电路断开测量此时恒压源的输出电压u即为被测有源二端网络的开路电压
实验六戴维南定理戴维南定理——————有源二端网络等效参数的测定
有源二端网络等效参数的测定一.实验目的
1.验证戴维宁定理、诺顿定理的正确性,加深对该定理的理解;
实验2-戴维南定理和诺顿定理的验证——有源二端网络等效参数的测定
实验2-戴维南定理和诺顿定理的验证——有源⼆端⽹络等效参数的测定实验报告专业班级：计算机1601/1602 实验⽇期：学⽣姓名：李⾬珈学号：班级:计算1601 成绩：实验名称：戴维南定理和诺顿定理验证 1、实验⽬的（1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。
（2）掌握测量有源⼆端⽹络等效参数的⼀般⽅法。
2、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⼆端⽹络(或称为含源⼀端⼝⽹络)。
戴维南定理指出：任何⼀个线性有源⽹络，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S U 等于这个有源⼆端⽹络的开路电压OC U ，其等效内阻0R 等于该⽹络中所有独⽴源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：任何⼀个线性有源⽹络，总可以⽤⼀个电流源与⼀个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流S I 等于这个有源⼆端⽹络的短路电流SC I ，其等效内阻0R 定义同戴维南定理。
OC U （S U ）和0R 或者SC I （S I ）和0R 称为有源⼆端⽹络的等效参数。
2）有源⼆端⽹络等效参数的测量⽅法（1）开路电压、短路电流法测0R在有源⼆端⽹络输出端开路时，⽤电压表直接测其输出端的开路电压OC U ，然后再将其输出端短路，⽤电流表测0R SCOCI U =其短路电流SC I ，则等效内阻为如果⼆端⽹络的内阻很⼩，若将其输出端⼝短路则易损坏其内部元件，因此不宜⽤此法。
(2)伏安法测0R2OC图-2⽤电压表、电流表测出有源⼆端⽹络的外特性曲线，如图-1所⽰。
根据外特性曲线求出斜率Φtg ，则内阻0R =Φtg =SCOCI U I U =??，也可以先测量开路电压OC U ，再测量电流为额定值N I 时的输出端电压值N U ，则内阻为0R =NNOC I U U -。
（3）半电压法测0R如图-2所⽰，当负载电压为被测⽹络开路电压的⼀半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源⼆端⽹络的等效内阻值。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==戴维宁实验报告篇一：验证戴维南定理实验报告一、实验目的1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。
2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
二、原理说明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二端网络（或称为含源一端口网络）。
戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，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Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。
Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。
2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。
(2) 伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3-1所示。
根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻图3-1也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为(3) 半电压法测R0 如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。
图3-2 (4) 零示法测UOC在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。
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电工实验—06
戴维南定理验证和有源二端网络的研究
一． 实验目的
1． 用实验方法验证戴维南定理
2． 掌握有源二端网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法
的特点
3． 证实有源二端网络输出最大功率的条件
二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理
一个含独立电源，受控源和线性电阻的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此二端网络的开路电压，其等效内阻是二端网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二网络的输入电阻（或称等效电阻）如图6-1所示。
图6-1 戴维南等效电路
OC
图6-2 有源二端网络的开路电压OC U 和入端等效电阻i R
U OC
b
图6-3 直接测量OC U
2． 开路电压的测定方法 （1） 直接测量法
当有源二端网络的入端等效电阻i R 与万用表电压档的内阻V R 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压OC U 。
如图6-3所示。
（2） 补偿法
当有源二端网络的入端电阻i R 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。
图6-4中虚线框内为补偿电路，'
S U 为另一个直流电压源，可变电阻器P R 接成分压
器使用，G 为检流计。
当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路'A 、'B 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压OC U 。
由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。
图6-4 补偿法测量开路电压
3． 入端等效电阻i R 的测定方法
（1） 外加电源法
将有源二端网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被测网络成
为无独立源的二端网络，然后在端口上加一给定的电源电压"
S U ，测量流入网络的电流I ，
如图6-5所示。
入端等效电阻：
I
U R S
i "
若被测网络内部去掉独立源后，仅由电阻元件组成，可直接用万用表的电阻档去测出入端效等电阻i R 。
实际上网络内部的独立电源都具有一定的内阻，它并能与电源本身分开。
在去掉独立电源的同时，其内阻也被去掉，这将影响测量的准确性，因此这种测量方法仅适用于独立电压源内阻很小和独立电流源内阻很大的情况。
+ SC "
S
U
－
b b
图6-5 外加电源法测量入端等效电阻 图6-6 测定短路电流的电路
（2） 开路短路法
分别测量有源二端网络的开路电压OC U 和短路电流SC I ，则
SC
OC
i I U R =
图6-6为测量有源二端网络短路电流SC I 的电路。
这种方法简便，但对于不允许直接短路的二端网络是不能采用的。
（3） 半偏法
先测出有源二端网络的开路电压OC U ，再按图6-7接线，L R 为电阻箱的电阻，调节
L R ，
使其两端电压RL U 为开路电压OC U 的一半，即RL U =OC U 2
1
，此时L R 的数值即等于i R 。
这种方法克服了前两种方法的局限性，在实际测量中被广泛采用。
+
Us － i L R R = Ri
图6-7 半偏法测入端等效电阻 图6-8 负载从给定电源获得功率电路
4． 最大功率传输定理
如前所述，一个实际电源或一个线性源二端网络，不管它内部具体电路如何，都可以等效化简为理想电压源Us 和一个电阻i R 的串联支路。
当负载L R 与电源内阻i R 相等时，负载L R 可获得最大功率，即
()i
S
L i L S L M A X R U R R R U R I p 4222
=+⋅== 电路的效率为：
()
L i L
R R I R I +=22η×100% = 50%
这种情况称为“匹配”，在“匹配”情况下，负载的两端电压仅为电源电动势一半，传输效率为50%。
三． 实验设备 名称 数量 型号
1． 三相空气开关 1块 30121001 2． 双路可调直流电源 1块 30121046 3． 直流电压电流表 1块 30111047
4． 电阻 10只 10Ω*2 51Ω*1 100Ω*3
150Ω*2 220Ω*1 330Ω*1
5． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 6． 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四． 实验步骤
1． 测量有源二端网络的开路电压OC U 和入端等效电阻i R
按图6-9的有源二端网络接法，取Us = 10V ，R 1=150Ω，R 2 = R 3 =100Ω，参照实验原理与说明，自已选定测量开路电压和入端等效电阻的方法，将测量结果记录下来。
OC U =_______________；SC I =_______________；i R =_______________；
B
图6-9 有源二端网络实验线路 图6-10 戴维南等效电源电路
2． 测定有源二端网络的外特性
在图6-9有源二端网络的A 、B 端上，依次按表6-1中各L R 的值取电阻作为负载电阻L R ，测量相应的端电压U 和电流I ，记入表6-1中。
3． 测定戴维南等效电源的外特性
按图6-10接线，图中OC U 和i R 为图6-9中有源二端网络的开路电压和等效电阻，
OC U 从直流稳压电源取得，i R 从电阻中取一个近似的得到。
在A 、B 端接上另一电阻作为负载电阻L R ，L R 分别取表6-1中所列的各值，测量相应的端电压U 和电流I ，记入表6-1中。
表6-1 有源二端网络及等效电路外特性实验数据
4． 计算表6-1中负载功率P 。
5． 根据表6-1中的数据绘制源二端网络的伏安特性曲线，并绘制功率P 随电流I 变化
的曲线。
U(V) P(w)
0 I(A) 0 I(A) 五． 注意事项
若采用图6-4的补偿法测量有源二端网络的开路电压，应使A 、B 端和'A 、'B 端电压的极性一致，电压的数值接近相等，才能接通电路进行测量，否则会使电流过大而击毁检流计。
六． 分析与讨论
1． 根据图6-9中已给定的有源二端网络参数，计算出开路电压U OC 等效电阻R i 实 验中参考。
2． 若含源二端网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻R i ？ 3． 根据表6-1中各电压和电流的值可得出什么结论？
4． 从实验步骤5中得出的P(I)曲线中得出最大功率传输的条件是什么？。