戴维南定理实验报告

戴维南定理实验报告



戴维南定理实验报告
一、实验目的
1、验证戴维南定理
2、测定线性有源一端口网络的外特性和戴维南等效电路的外特性。
二、 实验原理
戴维南定理指出：任何一个线性有源一端口网络，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 的电玉等于原一端口的开路电压 Uoc，其电阻(又称等效内阻)等于网络
中所有独立源置零时的入端等效电阻 Req，见图 4-1。
图 4- 1 图 4- 2
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 Req 与电压表
的内阻 Rv?相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。
方法二：补偿法。其测量电路如图 4-2 所示，E 为高精度的标准电 压源，R 为标准分压电阻箱，G 为高灵敏度的检流计。调节电阻箱的分 压比，c、d 两端的电压随之改变，当 Ucd=Uab 时，流过检流计 G 的
电流为零，因此
Uab=Ucd =[R2/(R1+ R2)]E=KE
式中 K= R2/(R1+ R2) 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 Uab,因为电路平衡时 IG= 0，不消耗电能，
所以此法测量精度较高。
2、等效电阻 Req 的测量方法
对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电 Req 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
Req= U/I 总
实际的电压源和电流源具有一定的内阻，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 Uoc 及短路电流 Isc 则等效电阻
Req= Uoc/Isc
这种方法适用于 ab 端等效电阻 Req 较大，而短路电流不超过额定
值的情形，否则有损坏电源的危险。
图 4 - 3 图 4-4
方法三：两次电压测量法
测量电路如图 4-3 所示，第一次测量 ab 端的开路 Uoc，第二次在
ab 端接一已知电阻 RL(负载电阻)，测量此时 a、b 端的负载电压 U，
则 a、b 端的等效电阻 Req 为：
Req =[(Uoc/ U)-1]RL
第三种方法克服了第一和第二种方法的缺点和局限性，在实际测
量中常被采用。
3、戴维南等效电路法
如果用电压等于开路电压 Uoc 的理想电压源与等效电阻 RL 相串
联的电路(称为戴维南等效电路，参见图 4-4)来代替原有源二端网络， 则它的外特性 U=f(I)应与有源二端网络的外特性完全相同。实验原理
电路见图 4-5b。
图4-5
三、预习内容
在图 4-5(a)中设 E1=10V，E2=6 V,R1=R2=1 KΩ，根据戴维南定
理将 AB 以左的电路化简为戴维南等效电路。即计算图示虚线部分的开 路电压 Uoc,等效内阻 Req 及 A、B 直接短路时的短路电流 Isc 之值，
填入自拟的表格中。
四、仪器设备
1、电路分析实验箱 一台
2、直流毫安表 一只
3、数字万用表 一台
五、实验内容与步骤
1、用戴维南定理求支路电流 I3，
测定有源二端网络的开路电压 Uoc 等效电阻 Req
按图 4-5(a)接线，经检查无误后，采用直接测量法测定有源二端
网络的开路电压 Uoc。电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻 Req 。
用两种方法测定有源二端网络的等效电阻 Req
A、采用原理中介绍的方法二测量：
首先利用上面测得的开路电压 Uoc 和预习中计算出的 Req 估算网
络的短路电流 Isc 大小，在 Isc 之值不超过直流稳压电源电流的额定值 和毫安表的最大量限的条件下，可直接测出短路电流，并将此短路电
流 Isc 数据记入表格 4- 1 中。
B、采用原理中介绍的方法三测量：
接通负载电阻 RL，调节电位器 R4 使 RL = 1 KΩ，使毫安表短接，
测出此时的负载端电压 U 并记入表格 4 - 1 中。
表4-1
取 A、B 两次测量的平均值作为 Req (I3 的计算在实验报告中完成)
2、测定有源二端网络的外特性
调节电位器 R4 即改变负载电阻 RL 之值，在不同负载的情况下，
测量相应的负载端电压和流过负载的电流，共取五个点将数据记入自 拟的表格中。测量时注意，为了避免电表内阻的影响，测量电压 U 时, 应将接在 AC 间的毫安表短路，测量电流 I 时，将电压表从 A、B 端拆
除。若采用万用表进行测量，要特别注意换档。
3、测定戴维南等效电路的外特性。
将另一路直流稳压电源的输出电压调节到等于实测的开路电压
Uoc 值,以此作为理想电压源，调节电位器 R6，使 R5 十 R6=Req，并
保持不变。以此作为等效内阻，将两者串联起来组成戴维南等效电路。
按图 4-5(b)接线,经检查无误后，重复上述步骤测出负载电压和负载电
流，并将数据记入自拟的表格中。
六、实验报告要求
1、应用戴维南定理，根据实验数据计算 R3 之路的电流 I3，并与
计算值进行比较。2 、在同一坐标纸上作出两种情况下的外特性曲
线，并作适当分析。