实验二、戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定

一、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。

二、原理说明及测量方法

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，总可以用一个等效电压源来代替，次电压源的电动势Es等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源都置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻。Uoc和Ro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）开路电压法、短路电流法（二端网络内阻很低时，不宜采用此法）

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，然后再用电流表直接接到输出端测其短路电流Isc，则内阻Ro为

                                 http://s1/middle/416ec1ect846660fae4d0&690 戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" TITLE="实验二  戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" />

表3-1 

（2）伏安法

 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻Ro为

 http://s9/middle/416ec1ect846663f55818&690 戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" TITLE="实验二  戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" />

                             http://s6/middle/416ec1ect846669d5c1e5&690 戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" TITLE="实验二  戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" />
                                         图3-1

 伏安法主要测量开路电压及电流为额定值I_N时的输出端电压U_N，则内阻为

(3)半电压法

如图3-2所示，当负载电压为被测网络

开路电压一半时，负载电阻R_L即为被测有

源二端网络的等效内阻值。

                                http://s3/middle/416ec1ect84666cac3702&690 戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" TITLE="实验二  戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" />

                                           图3-2

（4）零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，采用零示测量法，如图3-3所示。

http://s6/middle/416ec1ectd2c005e9dea5&690 戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" TITLE="实验二  戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" />

图3-3

 原理：用一低内阻稳压电源于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Uoc。

           
 http://s7/middle/416ec1ect846676c3ca66&690 戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" TITLE="实验二  戴维南定理 有源二端网络等效参数的测定" /> 

             图3-4（a）                                      图3-4b）

三、实验仪器及材料

1．可调直流稳压电源GP-4303TP

2．电路原理试验箱KHDL-3

3．台式万用表DM-441B

四、实验内容及步骤

实验电路如图3-4（a）所示。

1．  用开路电压、短路电流法测定被测有源二端网络的等效参数Uoc和Ro。

按图3-4（a）接入稳压电源Es和可变电阻R_L，测定Uoc和Ro。

2．  按图3-4（a）改变R_L的值，用伏安法测量有源二端网络的外特性，数据填入表3-2中。 

表3-2 

3．  验证戴维南定理。

用一只1KΩ的电位器，将其阻值调整到等于步骤1所得的等效电阻Ro之值，然后令其于直流稳压电源（输出电压调到步骤1时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3-4（b）所示，仿照步骤2测其外特性，对戴氏定理进行验证。 

表3-3 

    5．  用半电压法和零示值法测量被测网络的等效参数（Uoc和Ro），数据表格自拟。

五‘实验注意事项

1．  交替测量电压、电流时，注意台式万用表的功能切换和表笔当前所处插孔位置是否正确。

2．  用台式万用表直接测量Ro时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。

3．  步骤4中电压源置零时，不可直接将稳压电源的输出电压直接短路。

4．  改接线路时，必须先关闭电源。

六、预习及思考

1．在求戴维南等效电路时，做短路实验，测Isc的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？实验前对线路3-4（a）进行预先计算，以便调整试验线路及测量时课准确地选取万用表的量程。

2．列举测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。

七、实验报告

1．根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。

2．根据步骤1、4、5各种方法测得的Uoc和Ro与预习时的计算结果作比较，能得出什么结论。