戴维南定理和诺顿定理的验证试验+数据

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戴维南定理和诺顿定理的验证

一、实验目的

1、掌握有源二端网络代维南等效电路参数的测定方法。

2、验证戴维南定理、诺顿定理和置换定理的正确性。

3、进一步学习常用直流仪器仪表的使用方法。

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（或称为含源二端网络）。

2、戴维南定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电压源与一个电阻的串联支路来等效代替，此电压源的电压等于该有源二端网络的开路电压U，其等效内阻R等00C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。这一串联电路称为该网络的代维南等效电路。

3、诺顿定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流等于该有源二端网络的短路电流I，其等效内阻R定义0SC与戴维南定理的相同。

4、有源二端网络等效参数的测量方法

U、I和R称为有源二端网络的等效电路参数，可由实验测得。00CSC（一）开路电压U的测量方法OC（1）可直接用电压表测量。

（2）零示法测U OC

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。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-1所示。

零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电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，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

3-2

图图3-1

的测量方法（二）等效电阻R0 R1（）开路电压、短路电流法测01 / 6

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若将其输出端口短路则易损坏该方法只实用于内阻较大的二端网络。因当内阻很小时，其内部元件，不宜用此法。该测量方法是：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，然后将其输出端短路，用电流表测其短路电流I，则等效内阻为U?R SC 0C

O I SC（2）伏安法测R0根据外特性曲线求出斜率用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-2所示。UU?OC??R?tg?。，则内阻：tgφO II?SC若只有电压表及电阻器，没有电流表测短路电流，或者某些被测网络本身不允许短(3)

，然后按下式R的电阻器，测量该电阻两端电压U路，则可在网络两端接入已知阻值为R计算。R?((UU)?1)R ROC0 (4) 半电压法测R 0如图3-3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。

3-5

图3-3 图

四、实验内容2 / 6

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被测有源二端网络如图3-4(a)所示。

内容一：有源二端网络戴维南等效电路参数的测定

图3-4

1、用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R。0按图3-4(a)接入稳压电源Us =12V 和恒流源Is =10mA，不接入R。测出U和Isc,并OCL计算出R，记录于表1。0表1

=Uoc/Isc (Ω) RIU(V) (mA) OSCOC534

17.09 32.2

2、负载实验

）阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，记录（0-10k R按图3-4(a)接入。改变R LL 2。于表2

表

∞R(Ω) 1500 600

900

1200 300

U(V)6.16 8.99 11.7 16.8 12.45 10.63

I(mA)

20.2 0

9.7

14.8

8.2

11.7

3、有源二端网络等效电阻（入端电阻）的直接测量法。见图3-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（先断开电流源I，去掉电压源U，再将电路中的C、D两点间用SS导线短接），然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档去测定负载R开路时A、B两点间的L电阻，此即为被测网络的等效内阻R，或称网络的入端电阻Ri。用此法测得的电阻为:5270Ω

4、用半电压法测量被测网络的等效内阻R，用零示法测量被测网络的开路电压Uoc 。0

电路图及数据表格自拟。

表3—5电阻和开路电压的测量值

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U/V

开路电压电阻R/Ω0 526 17.08 内容二：戴维南定理的验证R可调电位器，将其阻值调整到等于按内容一中的步骤1所得的等效电阻取一只10K0值）相串联，电路如Uoc然后令其与直流稳压电源（调到步骤1时所测得的开路电压值，

3。所示，仿照内容一中的步骤2测其外特性，对戴维南定理进行验证，记录于表图3-4(b)3 表

∞R(Ω)1500 1200

300 600 900

U(V)11.74 6.19 16.9 12.51 9.07 10.74

I(mA)

9.8

8.3

20.2

11.8

14.9

诺顿定理的验证内容三：R 1所得的等效电阻将其阻值调整到等于按内容一中的步骤取一只10K 可调电位器，0

3-5 相并联，电路如图1时所测得的短路电流I值）值，然后令其与直流恒流源（调到步骤SC。测其外特性，对诺顿定理进行验证，记录于表4所示，仿照内容一中的步骤24 表

∞) R(Ω1500 300 600 900 1200

U(V)

I(mA)

五、注意事项

测量时应注意电流表量程的更换。1.

52. 实验步骤“”中，电压源置零时不可将稳压源短接。姆以免损坏万用表。其次，欧3. 用万用表直接测Ro时，网络内的独立源必须先置零，档必须经调零后再进行测量。

测量。Uoc，再按图8-3时，应先将稳压电源的输出调至接近于4. 用零示法测量Uoc 改接线路时，要关掉电源。 5.

六、预习思考题的条件是什么？在本实验中可否在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测1. Isc以便调整实验线路及测量时可8-4(a)预先作好计算，直接作负载短路实验？请实验前对线路准确地选取电表的量程。在本实验中可直接做负载短路实验，B端。短接Isc的条件是：插入毫安表，A、测答：。，等效电阻与短路电流测出开路电压UocIscRo=Uoc/Isc

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的几种方法，并比较其优缺点。及等效电阻R02. 说明测有源二端网络开路电压Uoc 的方法