戴维宁定理及负载获得最大功率条件的验证
实验. 戴维宁定理与最大功率传输定理(共16张PPT)
5.将上面有源二端口网络AB
的伏安关系表的参照值I(或U) (D1~D5)抄入下面同样格式的表 格中，通过调节RL ，测出RL从 0～∞变化时对应的U(或I)值，完 成等效电路的伏安关系表格记录。
等效电路实验图
RL
0
/
I (Isc)(D1) (D2)
U
/ (D3)
/ (D4)
/∞
(D5) (Uoc)
比较表一和表二伏安关系表格，在参照值一样的情况下 对应值是否相同，从而得出戴维宁定理验证结果
功率随负载变化的曲线测量 将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换
实验任务中有源二端口网络的负载端的RL电阻(即用十进制电 阻箱的电阻作为RL) ，测出电流I值。再将十进制百位电阻分别调 小和调大，同时记录阻值和对应的I值，计算出负载功率P值，
分别测出对应于该 时相应的 (或 )的值，填入表 I(或U)值 U 相处自理耦 方调法压:应器立R是即L否按处下于白关色的“复状位态”按，钮以,防切启断动告时警的回冲路击。电流对仪表造成损(D坏1及~电D压5)过高造成元器件损坏。
I
方在法排二 除：故独障立后中源重置新，零起后动完直。接成用万有用表源电阻二挡测端出口等效网电阻络。 AB的伏安关系表格的记录。
察柜面上三个线电压表了解此时
三相电源电压情况。
实验所需交、直流电源,均需 通过带绿色指示灯的按钮启动后
三相电源线电压指示
三相电网输入 三相电网输出
方可使用。
在按下
带绿色指示灯的按钮前，需
关
开
观察面板上所有的仪表及三
相自耦调压器是否处于关的状态，以防启动时的冲击电流对仪
表造成损坏及电压过高造成元器件损坏。
下红色琴键， 对标有量程的三挡琴键开关
实验五 戴维南定理的验证及最大功率传输条件测定
实验五戴维南定理的验证及最大功率传输条件测定实验原理：戴维南定理：戴维南定理就是说：任意一个线性电路，可以用一个等效的电源，以及串联一个等效的电阻，来代替原来的电路。
最大功率传输原理：在电路中，当外部电阻 = 电路内部电阻时，所传输的功率最大。
实验仪器：- 数字万用表- 直流电源- 多用电表- 变阻器- 电阻箱- 单电池实验步骤：1. 接线。
将电阻箱用导线连接到直流电源上，使之形成一个简单的电路，然后把多用电表钳子夹到电路上，以测电路的电压和电流。
2. 测定内阻。
设置直流电源为2V，给电路供电，并调整变阻器的电位器大小，以便多用电表读出电流值为1A，此时电路内阻即为R = U / I = 2Ω。
3. 测定开路电势。
拆下电阻箱中的电阻，测定其的电势为V，此处测得开路电势E=1.5V。
4. 测定最大功率传输条件下的电流和电压。
将电阻箱重连回电路中，调整电位器大小，使之达到最大功率传输条件，然后测量电路的电流和电压。
5. 比较两种情况下的功率。
先根据测量数据计算出两种情况下电路的功率，然后比较两种功率大小，以确定在哪种情况下，最大功率得以传输。
实验结果：我们在实验中得到了以下数据：- 内阻R = 2Ω- 开路电势 E = 1.5V- 最大功率传输条件下，I = 0.667A，U = 1V- 情况一：I = 0.5A，U = 1.5V，P1 = 0.75W- 情况二：I = 0.667A，U = 1V，P2 = 0.667W通过计算得到，P1 > P2，因此，最大功率传输条件是在I = 0.667A，U = 1V 的情况下。
通过实验，我们验证了戴维南定理，确定了最大功率传输条件。
在电路的内部与外部阻值相等时，所传输的功率最大。
这一实验可以帮助我们更好地了解电路的工作原理，为我们因地制宜的配置电路提供了理论依据。
09戴维宁定理及最大功率定理
a
P
+
ui
Req
–
b
a
P
+
ui
Req
–
b
3 开路电压，短路电流法。
Req
uoc isc
Req
+ Uoc
–
2 3 方法更有一般性。
广东海洋大学
信息学院
徐国保
Req
u i
a
iSC
b
Lecture_09 戴维南定理及最大功率定理
注： (1) 外电路可以是任意的线性或非线性电路，外电路
发生改变时，含源一端口网络的等效电路不变(伏 -安特性等效)。
RL )
0
RL Req
最大功率 匹配条件
Pmax
uo2c 4 Req
广东海洋大学
信息学院
徐国保
Lecture_09 戴维南定理及最大功率定理
由于
d2 p dRL2
RL Req
uo2c 8Re3q
Req 0
0
由此可知，当Req>0,且RL=Req时，负载电阻RL从单口 网络获得最大功率。
Lecture_09 戴维南定理及最大功率定理
lecture_09 戴维南定理及最大功率定理
cha.2-8,cha.2-9
内
1. 戴维南定理
容
2. 诺顿定理
提 纲
3. 最大功率传输定理
Next:cha.3-1~cha.3-2
重点难点
戴维南定理和诺顿定理 的含义及其在分析电路 的灵活运用
应用戴维南定理求解最 大功率问题
答： 电压源置零，也就是电压源短路； 电流源置零，也就是电流源开路；
戴维宁定理与最大功率传输定理ppt课件
+ UOC
_
RO
_
+ mA
+
1.8kΩ V RL
_
图1-2-3 戴维宁定理等效电路
3.用图1-2-2验证最大功率传输定理，画出输出功 率随负载变化的曲线，找出传输最大功率的条件。
三、实验设备
直流数显稳压电源、直流数显恒流源、XD03戴维南 定理实验电路板、 XD06元件挂箱(十进制电阻箱和R3 可调电阻)、电流插头、直流数字电流表、数字万用表、 导线。
2. 按下带绿色指示灯“启动”按钮，绿灯亮，红灯 灭。（实验所需交、直流电源，均需通过启动后方可 工作)。
在按下“启动”按钮前，需观察面板上所有的 仪表及三相自耦调压器是否处于关的状态，以防 启动时的冲击电流对仪表及元器件造成损坏。
直流数显稳压电源
量程调节按钮
打开电源开关,指
示灯亮。调节“输出粗
调”量程旋钮，有10V、 20
7.关闭稳压电源和恒流源。拆除线路。完成表格计 算，从而验证了叠加定理的正确性。
20
20V、30V三档可供选择，
通过“输出细调”
关开
可在输出端输出0.0～
30V连续可调的直流电
压，接线时注意极性。
电源开关
由于稳压电源输出显示误差较大，所以实验中用 万用表直流电压档来监测稳压电源输出电压。“输 出粗调”旋钮平时应置于10V挡。
直流数显恒流源 打开电源开关，指示灯亮。
调节“输出粗调”量程旋钮, 有2mA、20mA、500mA三档 可供选择，通过“输出细调”可在输出端输出0.0～500mA 连续可调的直流电流，接线时注意极性。
IL /mA
①US单独作用 ②IS单独作用 ③US和IS共同作用 ④验证计算
戴维宁定理及负载获得最大功率的条件
一、实验目的： 1、验证戴维宁定理的正确性。 2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方 法 3、验证输出功率获得最大的条件
• 二、实验原理： 1、戴维宁定理：任何一个线性含源二端网络，总可以 用一个等效电压源来代替，等效电压源的电动势E0等于 这个有源二端网络的开路电压U0C；其等效电阻R0等于该 网络中所有独立源均置零时的等效电阻。
U 0C R0 I SC
3、若要使负载获得最大的功率，必须使R0=RL，此时负 载上的电压和电流的乘积最大，即P=UI或P=I2RL，在极 个别情况下，RL = 0或RL = ∞此时，负载上的电压和电 流分别为零。
• 三、实验仪器： 1.万用电表 2.电阻箱 3.双路稳压电源 4.电阻 5.可调电阻 四、实验步骤： 1、用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的参 数U0C和R0。 按图5—1（a）接线，将负载断开，用电压表直接测量 开路电压U0C；将负载短路，测量短路电流ISC，计算R0。
U（V）
I（mA） P（mW）
五、实验报告 1、短路电流、开路电压法确定等效电路的方法 2、记录整理测量数据，绘出外特性曲线U═f(IL)，验证 戴氏定理的正确性，并分析产生误差的原因。 3、用坐标纸作P═f(RL)的曲线，说明获得最大功率的条 件是什么？
所谓等值（等效）是指外部的特性而言，即在上图中a、 b两端如果接相同的负载，其负载端的电流和电压也是 相同的。
2、开路电压、短路电流法测量有源二端网络等效参数的方法 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其输出 端的开路电压U0C，然后再将其输出端短路，用电流表测其短 路电流ISC，则其内阻为：
2、负载实验 按图5—1（a）改变RL阻值，测量有源二端网络的外特 性 RL（Ω） 0 ∞
实验三、四 戴维南定理的验证及最大功率传输定理的验证
实验三、四 戴维南定理的验证及最大功率传输定理的验证一、实验目的1. 验证戴维南定理的正确性，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。
3. 掌握测量开路电压与等效内阻的方法。
4. 掌握最大功率传输定理。
二、实验原理1. 戴维南定理任何一个线性有源网络，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（或称为有源一端口网络）。
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U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ，其等效内阻R 0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。
U OC （U S ）和R 0称为有源二端网络的等效参数。
2. 有源二端网络等效电阻的测量方法 （1）开路电压、短路电流法测R 0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U OC ，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC ，则等效内阻为：SCOC0I U R =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R 0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图5-1所示。
根据外特性曲线求出斜率ϕtan ，则内阻：SCOC0I U ΔI ΔU tan R ===ϕU I图5-1 外特性曲线四、实验内容被测有源二端网络如图5-3（a ）所示，电压源U S =12V 和恒流源IS =10A 。
Ω510Ω510Ω330Ω10U SI S电阻箱R LU OCU电阻箱R LIR 0被测有源网络（a ）电路原理图 （b ）等效电路图5-3 有源二端网络图5-4 Multisim 戴维南定理测开路电压仿真电路图5-5 Multisim 戴维南定理测短路电流仿真电路1. 用开路电压、短路电流法测量戴维南等效电路的U OC、R0。
实验三 戴维宁定理验证实验
实验三 戴维宁定理的验证一、 实验目的1、 验证戴维宁定理。
2、 学习测量有源二端网络的开路电压和等效阻的方法。
3、 通过实验加深对戴维宁定理应用的理解，加深对电源等效概念的理解。
二、 实验容1、 按照戴维宁定理的理论分析步骤，用实验的方法验证。
三、 实验元器件、仪器与设备1、 智能化电工与电子技术实验台；2、 数字式万用表；四、 实验原理1、 戴维宁定理任何一个线性有源二端网络，对与其相连的负载或电路来说，总可以用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路代替，其理想电压源的电压E 等于该有源二端网络端口a 、b 的开路电压Uab ，其阻等于原网络中所有独立电源去除后的a 、b 端口的等效电阻Rab 。
其原理示意图如图3-1所示：图3-1戴维宁定理电源等效示意戴维宁定理用于计算复杂电路中的某个电阻上或支路上的电压或电流，它的理论分析步骤： 1） 划出有源二端网络：通常需要分析的电阻或支路（负载支路）之外的电路就是有源二端网络，其连接的两个端点就是上图所示的a 、b 端点。
断开该负载支路与有源二端网络的连接。
2） 计算有源二端网络的等效电动势E ：采用各种电路分析方法计算去除负载支路后a 、b 两点的开路端电压Uab ，Uab=E 。
3） 计算有源二端网络的等效电源阻Rab ：将断开负载支路的有源二端网络中所有的理想电压源和电流源去除，其方法：将理想电压源短路，将理想电流源开路，使它们无法输出有效的电路激励E 和Is 。
此后，采用电阻串、并联的分析方法计算剩下电路（无源网络）中的等效电阻Rab ，Rab=Ro 。
4） 计算负载支路的电流或电压：此时复杂的有源二端网络就等效为图3-1右图所示的等效电源，将负载支路重新接到a 、b 端点上，按图3-2即可非常简单地求出所需的电流或电压值。
RL图3-2戴维宁等效电路2、 定理由于任何一个电源都可以等效为电压源形式也可以根据需要等效为电流形式，如用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路代替线性有源二端网络，就是戴维宁定理；如用一个理想电流源和电阻相并联，就是定理。
2019年最新-实验12 戴维宁定理与最大功率传输定理-精选文档
)。
Ro值保留小数点后一位。
3.将负载RL调至最大值测出U和I，在RL=0和RL的最大值 之间对I(或U)均匀取值(D1~D5)写入表中，以该I(或U)为参 照，通过调节RL分别测出对应于该I(或U)值(D1~D5)时相应的 U(或I)的值，填入表中，完成有源二端口网络AB的伏安关 系表格的记录。
20mA 200mA 2000mA
报警
复位
戴维宁定理：
线性有源二端网络可以用一个理想电 压源uoc与一个等效电阻Ro相串联的等效电 路来代替。
uoc +
_
Ro
实验室测量等效电阻Ro方法:
方法一：开路短路法。用Ro=uoc/isc关系式计算等效电 阻，即测出该网络的开路电压uoc和短路电流isc，代入式 子计算即可。
/ (D4)
/∞
(D5) ≈0 (Uoc)
比较表一和表二伏安关系表格，在参照值一样的情况下 对应的电压值是否相同，从而得出戴维宁定理验证结果。
功率随负载变化的曲线测量 将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换
实验任务中有源二端口网络的负载端的RL电阻(即用十进 制电阻箱的电阻作为RL) ，测出电流I值。再将十进制百 位电阻分别调小和调大，同时记录阻值和对应的I值，联接)，即将负载短路，读出负载RL短路电流Isc和电 压U(≈0),再将白色钮子开关置于右侧(或拆除短路导线)，即
将负载RL接入。断开负载RL的一端，使得RL=∞，测得负载
开路电压Uoc和电流I (≈0)，由开路短路法得出Ro(=
Uoc Isc
电路分析基础实验
实验1.2 戴维宁定理与最大功率传输定理
一、实验目的
1.加深对戴维宁定理与最大功率传输定理的理解。
戴维南定理验证和最大功率传输条件的测定
电路原理实验报告纸姓名学号专业班级指导教师同组人实验日期实验名称[实验目的]1.用实验方法验证戴维南定理，加深理解等效电路的概念。
2.掌握有源二端网络的开路电压和输入端等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法的特点。
3.验证有源二端元件输出最大功率的条件。
[实验原理]1、戴维南定理任何一个线性含源一端口网络，对外部电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路来代替，如图3-1所示。
理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压U OC，其电阻等于原网络中所有独立电源为零时入端等效电阻R0 。
2、等效电阻R0对于已知的线性含源一端口网络，其入端等效电阻R0可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。
下面介绍几种测量方法。
方法1：由戴维南定理和诺顿定理可知：因此，只要测出含源一端口网络的开路电压U OC和短路电流I SC, R0就可得出，这种方法最简便。
但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此法。
方法2：测出含源一端口网络的开路电压U OC以后，在端口处接一负载电阻R L，然后再测出负载电阻的端电压U RL ，因为：则入端等效电阻为：方法3：令有源一端口网络中的所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U，测得流入端口的电流I (如图3-2a所示)，则：也可以在端口处接入电流源I′，测得端口电压U′（如图3-2b所示），则：3、功率传输最大条件一个含有内阻r o的电源给R L供电，其功率为：为求得R L从电源中获得最大功率的最佳值，我们可以将功率P对R L求导，并令其导数等于零：解得：R L=r0得最大功率：即：负载电阻R L从电源中获得最大功率条件是负载电阻R L等于电源内阻r0[实验仪器]名称数量型号1.双路可调直流电源1块301210462.直流电压电流表1块301112093.电阻10只10Ω*2 51Ω*1 100Ω*3150Ω*2 220Ω*1 330Ω*14.短接桥和链接导线若干P8-1和501485.实验用9孔插件方板1块297mm × 300mm[实验步骤]1.测量有源一端口网络的开路电压U OC和输入端等效电阻。
实验五 戴维南定理的验证及最大功率传输条件测定
实验五戴维南定理的验证及最大功率传输条件测定实验五戴维南定理的验证及最大功率传输条件测定一、实验目的1. 验证戴维南定理的正确性，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。
3．掌握负载获得最大传输功率的条件。
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：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的理想电压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。
2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路-短路法测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：R0? (2) 直接测量法测R0UOC。
ISC 将A、B支路断开，电压源短接，电流源去掉，用万用表电阻档直接测量R0 。
3．负载获得最大功率的条件图5-1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R0 可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，RL为可变负载电阻。
当满足RL?R0时，负载从电2US源获得最大功率。
最大功率PM?，这时，4R0称此电路处于“匹配”工作状态。
图5-1 三、实验设备序号名称型号与规格 1 2 3 4 5 6 7 8四、实验内容可调直流稳压电源可调直流恒流源直流电压表直流毫安表万用表可调电阻箱电位器戴维南定理实验电路板 0～30V 0～500mA 0～200V 0～200mA 500型 0～99999.9Ω1K/2W 被测有源二端网络如图5-2(a)。
（α）（Ь）图5-21. 负载实验。
按图5-2(a)接入稳压电源US?12V和恒流源IS?10mA，接入RL。
改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。
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实验五戴维宁定理及负载获得最大功率条件的验证
一、实验目的
1.设计实验，验证戴维宁定理及负载获得最大功率的条件。
2.掌握有缘二端网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法。
二、实验设备
三、实验设计与内容
1.仿真实验
（1）设计如图1所示的电路图
图1
利用开路短路法求出
UＯＣ= 13.50V Ｒ０= 540Ω
(2)设计图2电路图测量有源二端网络的外特性，其中RL为负载电阻，并将仿真结果填入表1
图2
（3）设计图3所示的戴维宁等效电路，其中RL为负载电阻，测定戴维宁等效电路的外特性，并将仿真结果填入表1
.
图3
表1
2.实物实验
（1）根据图1连接电路，利用开路短路法求出
U OC= 14.01V R0= 541 Ω
（2）根据图2连接电路，并将测得的结果填入表2中。
（3）根据图3连接电路，并将测得的结果填入表2中。
表2
四、实验总结
1、由表1、2，在同一坐标平面上绘出有源二端网络和其戴维宁等效电路的
外特性曲线U=f(I),可以看出两条曲线基本上是重合的，由此可以说明戴维宁定理的正确性。
2、可以看出当电阻R=540Ω=R0 时，P取得最大值，由此可以证明负载电阻
获得最大功率的条件是R=R0 .。