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1、电压源与电流源的等效变换一、实验目的 1.掌握电源外特性的测试方法; 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。二、原理说说明 一个直流稳压电源在一定的电流范围内,具有很小的内阻 ,故在实用中,常将它视为一个理想电压源,即输出电压 不随负载电流而变,其外特性,即伏安特性u=f(i)是一条 平行于 i轴的直线;同理,一个恒流源在实用中,在一定的 电压范围内,可视为一个理想的电流源。 一个实际的电压源(或电流源),其端电压(或输出电流 )不可能不随负载而变,因它具有一定的内阻值,故在实 验中,用一个小阻值的电阻(或大阻值的电阻)与稳压源 (或恒流源)相串联(或并联)来模拟一个实际的电压源 (或电流源)
2、的情况。一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成是一 个电压源,又可以看成是一个电流源,若视为电压源, 则可以用一个理想电压源ES与一个电阻RO相串联的组合 来表示;若视为电流源,则可用一个理想电流源IS与一 个电阻RO相并联的组合来表示。若它们向同样大小的负 载提供出同样大小的电流和端电压,则这两个电源针对 外电路而言是等效的,即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为IS = ES /RO 或ES = IS RO如图4-1所示:图4-1 电压源与电流源的等效变换条件三、实验设备实验设备 1、电源:恒压源、恒流源 2、负载:可调变阻器、定值电阻若干 3、测量仪表:直流电压
3、表、直流毫安表四、实验步骤 测定理想电压源与实际电压源外特性 理想电压源(恒压源)(0-20V/0-200mA) 按图4-2接线, ES为6V的恒压源,调节变阻器 R2令 其阻值由大到小变化,记录电压表及电流表两表读数填 入表4-1:U(V)I(mA )表1-1 理想电压源特性数据表格图4-2 测定理想电压源的外特性图4-3 测定实际电压源的外特性(1)实际电压源(恒压源串联一内阻)(0-20V/0-200mA ) 按图4-3接线,虚线框可模拟为一个实际电压源,调节变阻 器R2令其阻值由大到小变化,读两表数据并填入表4-2:表4-1 实际电压源特性数据表格U(V)I(mA)2测定理想电流源与实
4、际电流源外特性(0-20V/0-20mA) 理想电流源(恒流源)和实际电流源(恒流源并联一内阻 ) 按图4-4接线, IS为直流恒流源,调节其输出为5mA,令RO 阻值分别等于 和1K ,调节变阻器R2,测出这两种情况 下的电压表及电流表读数。填入表4-3和4-4。图4-4 测定电流源外特性U(V)I(mA)U(V)I(mA)表4-3 理想电流源特性数据表格表4-4 实际电流源特性数据表格3验证电压源与电流源等效变换的条件(0-20V/0-200mA) 按图4-5接线,首先读取(a)图线路两表读数,然后按(b )图接线,调节(b)图中恒流源输出的电流值,令两表读 数与(a)图时的数值相等,记录
5、 IS值,验证等效变换条件 的正确性。(a)测电压源外特性(b)测电流源外特性图4-5 电源的等效变换五、实验实验 注意事项项 1按图接线时,应先接串联,再接并联线路; 2通电前,应将滑线变阻器置于阻值最大处,电压源电 流源输出调节旋钮应置于0位; 3针对每一个实验电路图,正确选择仪表量程档; 4直流仪表的接入应注意极性; 5恒压源输出端不允许短路; 6换接线路时,必须关闭电源开关,严禁带电操作。 7注意数据的正确采集方法。六、实验报实验报 告 1根据实验中测得的四个表格,分别绘出理想电压源 、实际电压源、理想电流源、实际电流源的V-I特性图 ,并总结归纳特性。 2为什么恒压源输出端不允许短路? 电压源与电流源外特性为什么呈下降变化趋势?恒压 源与恒流源输出在任何负载下是否保持恒定值? 根据实验结果总结等效变换的条件。