《电工学》实验指导书解析

《电工学》实验指导书

实验一 戴维宁定理

一、实验目的

1.加深对戴维宁定理的理解；

2.学习有源二端网络等效电动势和等效内阻的测量方法；

3.熟悉稳压电源、数字万用表的使用；

二、实验器材

1.数字万用表 一块

2.直流稳压电源 两台

3.电阻 若干只

4.导线 若干根

5.面包板 两块

三、实验原理简述

任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为E 、内阻为R 0 的等效电压源代替。如图1-1所示。等效电压源的电动势E 就是有源二端网络的开路电压U OC ，如图1-2（a ）所示。等效电压源的内阻R O 就是有源二端网络除源后（有源二端网络变为无源二端网络）两端之间的等效电阻，如图1-2（b ）所示。除源是指将原有源二端网络内所有电源的作用视为零，即将理想电压源视为短路、理想电流源视为开路。

（a ）原电路 （b ）戴维宁等效电路

图1-1 戴维宁等效电路

（a ）开路电压 （b ）等效电阻

图1-2 等效量的求解

在电路分析中，若只需计算某一支路的电流和电压，应用戴维宁定理就十分方便。只要将该待求支路划出，其余电路变为一个有源二端网络，根据戴维宁定理将其等效为一个电压源，如图1-1（b ）所示。只要求出等效电压源的电动势E 和内阻R O ，则待求支路电流即为

L

R R E

I +=

四、实验内容和步骤

1.实验电路连接及参数选择

实验电路如图1-3所示。由R1、R2 和R3 组成的T 型网络及直流电源U S 构成线性有源二端网络。可调电阻箱作为负载电阻R L。

图1-3 验证电路

在实验台上按图1-3所示电路选择电路各参数并连接电路。参数数值及单位填入表1-1中。

根据图1-3给出的电路及实验步骤1 所选择参数计算有源二端网络的开路电压U OC、短路电流I SC 及等效电阻R O 并记入表1-2中。

图1-4测开路电压U OC 图1-5 测短路电流I SC （1）开路电压U OC 可以采用电压表直接测量，如图1-4所示。

直接用万用表的电压档测量电路中有源二端网络端口（N-P）的开路电压U OC，见图1-4，结果记入表1-2中。

（2）等效内阻R O 的测量可以采用开路电压、短路电流法。

当二端网络内部有源时，测量二端网络的短路电流I SC，电路连接如图1-5 所示，计算等效电阻R O= U OC/ I SC，结果记入表1-2中。

表1-2 开路电压、短路电流及等效电阻R O 实验记录

（1）测量原有源二端网络外接负载时的电流、电压

将图1-3的原有源二端网络外接负载R L，测量R L 上的电流I L 及端电压U L，结果记入表1-3中，并与前一步实验结果进行比较，验证戴维宁定理。

（2）测量戴维宁等效电路外接同样负载时的电流、电压

①组成戴维宁等效电路

根据表1-3的实验数据，调节稳压电源输出电压值E，使E=U OC，调节一个可调电阻箱，使其阻值为R O，查阅表1-1中作为负载R L 的阻值，用另一个可调电阻箱作为负载R L，组成如图3-1（b）所示戴维宁等效电路。

②测量戴维宁等效电路负载电阻R L 上的电流I L 及端电压U L，结果记入表1-3中。

表1-3验证戴维宁定理

1．根据图1-3 所示电路及参数，计算U OC、I SC、R O，填入表3-2 中。

2．用开路电压、短路电流法测量等效电阻时，能否同时进行开路电压和短路电流的测量？为什么？

六、注意事项

1.测量电流、电压时都要注意各表的极性、方向和量程。测量时与各电量的理论计算值进行比较，以保证测量结果的准确。

2.做实验前注意观察实验台面板图，记录有关电源、电阻的参数，并画出本实验所需电路的接线图。

七、实验报告要求

1.根据实验数据，验证戴维宁定理。

2.分析产生误差的原因

U

+

-

C L

R R U

图16-1

I

实验二串联谐振电路实验

一．实验目的

1．加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Ｑ值）、通频带的

物理意义及其测定方法。

2．学习用实验方法绘制Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路不同Q值下的幅频特性曲线。

3．熟练使用信号源、频率计和交流毫伏表。

二．原理说明

在图16—１所示的Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路中，电路复阻抗

)

1

(j

C

L

R

Z

ω

ω-

+

=，

当

C

L

ω

ω

1

=时，Z＝R ，U 与I 同相，电路发生串联谐振，谐振

角频率

LC

1

=

ω，

谐振频率

LC

f

π2

1

=。

在图2－1电路中，若U 为激励信号，R

U 为响应

信号，其幅频特性曲线如图2－2所示，在ｆ＝ｆ０时，

图2-2 图2-3

A＝1，U R＝U，ｆ≠ｆ０时，U R＜U，呈带通特性。A＝0．707，即U R＝0．707U

所对应的两个频率ｆL和ｆｈ为下限频率和上限频率，ｆｈ－ｆL为通频带。通频带的宽窄

与电阻R有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图2－3所示。

电路发生串联谐振时，U R＝U，U L＝U C＝Q U，Q称为品质因数，与电路的参数R、

L、C有关。Ｑ值越大，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压

源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。

在本实验中，用交流毫伏表测量不同频率下的电压U、U R、U L、U C，绘制Ｒ、Ｌ、Ｃ串

联电路的幅频特性曲线，并根据L

h

f

f

f-

=

∆计算出通频带，根据Q

U

U

U

U

L C

==或L

h

f

f

f

Q

-

=计算出品质因数,