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1、实验1.4 戴维宁定理与最大功率传输定理,电路分析基础实验,1.加深对戴维宁定理的理解。,一、实验目的,2.掌握在实验室实现戴维宁定理的分析方法。,二、实验任务,3.掌握在实验室测试有源二端网络等效电路参数的方法。,4.了解阻抗匹配及应用，掌握最大传输功率的条件。,1、用测量伏安特性的实验方法，对图1-4-1所示电路，验证戴维宁定理的正确性。,图1-4-1 戴维宁定理 单口网络实验电路,2.用图1-4-1验证最大功率传输定理，画出输出功率随负载变化的曲线，找出传输最大功率的条件。,电压源、电流源、 直流元件挂箱、直流数字电流表、数字万用表、导线。,三、实验设备,四、实验原理,方法二：开路短路法
2、。用Ro=uoc/isc关系式计算等效电阻，即测出该网络的开路电压uoc和短路电流isc，代入式子计算即可。方法三、四、五详见补充教材。,方法一：欧姆表法。独立源置零后直接用万用表电阻档测出等效电阻。,实验室测量等效电阻Ro方法:,电压源,打开电源开关,指示灯亮。,通过“输出调节”旋钮，可在输出端输出0.030V连续可调的直流电压，接线时注意极性。,该电压源有两路输出，通过琴键开关，选择UA路输出或选择UB路输出。,电流源,打开电流源开关，指示灯亮。调节“输出粗调”量程旋钮，可在2mA、20mA、200mA三档进行选择。通过“输出细调” 量程旋钮可在输出端输出0.0200mA连续可调的直流电流
3、。接线时注意极性。,直流数字电流表,将“+、”两端串接在被测电路中并按下红色琴键，对标有量程的三档琴键开关进行操作，完成量程的选择。,当被测值超出量程时,仪表将发出报警信号,此时告警指示灯亮, 蜂鸣器鸣叫，接触器跳开,停止按钮亮，将供电源切断。,处理方法:应立即按下白色 “复位”按钮,切断告警回路。在排除故障后重新启动控制屏。,20mA200mA2000mA,复位,告警,先找出等效电路的参数，然后再分别测量出单口网络和它的等效电路的伏安特性，对比两个特性曲线，即可得到验证结果。,任务一,思路：,图1-4-1 戴维宁定理实验电路,图1-4-2 戴维宁定理等效电路,求等效电路参数Ro方法:本实验采
4、用实验室测量等效电阻Ro方法二开路短路法进行测试。用Ro=uoc/isc关系式计算等效电阻。,1. 电压源与电流源的设置。按“开机操作”程序进行操作。开启电压源，并将其输出电压调为万用表直流示数为9V，关闭电压源。将电流源输出端短路，然后开启其电源，并将其输出调为15mA，关闭电流源。,2.按图1-4-1所示电路联接线路。将可调电阻1k接入戴维南定理实验电路RL处。开启电压源和电流源。将负载RL可调电阻短路（用一根导线将电阻两端短接)，读出RL短路电流Isc和电压U(0)；断开负载RL的一端， 即使得RL=，测得负载开路电压Uoc和电流(I0)，记录于表1-4-1中。,五、实验步骤,Ro值保留
5、小数点后一位,将测得的开路电压Uoc和计算出的等效电阻Ro这两个参数填入图1-4-2所示等效电路中。,4.将负载RL调至最大值(=1k)，测出对应的U和I（D1）。在RL=0和RL=1k值之间对应的电流ISC(或电压)和D1均匀等差取值填入表1-4-1中，以该电流(或电压)为参照，通过调节RL，测出相对应的电压(或电流)的值，记录于表1-4-1中。关闭电压源与电流源，拆除线路。画出有源二端网络伏安特性曲线。,表1-4-1 单口网络伏安特性测试表,ISC,UOC,(D1),5.拆除电路联线，将电压源调至万用表示数为Uoc，十进制电阻调为Ro值，负载电阻仍用装置上的1k 作为RL ,按图1-4-2
6、所示电路联线。,图1-4-2 等效电路实验图,6.等效电路的伏安特性曲线测试。开启电压源。将负载短路，读出负载RL短路电流Isc和电压U(0)；断开负载RL的一端，即使得RL=，测得负载开路电压Uoc和电流I(0)，将负载RL调至最大值(=1k)，测出对应的电流（D1）。记录于同样格式的表1-4-2中。,7.将表1-4-1中的参照电流(或电压)D2D5抄入表1-4-2中。以该电流(或电压)为参照，通过调节RL，测出 相对应的电压(或电流)的值，记录于表1-4-2中。关闭电压源，拆除线路。在同一个坐标系里画出等效电路的伏安特性曲线。,表1-4-2 单口网络等效电路伏安特性测试表,1.按图1-4-
7、1联线，将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换实验任务一中有源二端口网络的负载端的RL电阻， (即用十进制电阻箱的电阻作为负载RL) 。,任务二,比较1-4-1和表1-4-2的表格，在参照电流值D2D5 一样的情况下，对应的电压值是否相同，从而得出 戴维宁定理验证结果。,最大功率传输定理实验电路,十进制电阻作为负载电阻,2.输出功率随负载变化的曲线的测试。开启电压源和电流源。测出流过的电流I 值，记录于表1-4-3中。再将十进制电阻的百位分别逐级调小和调大，同时记录阻值和对应的电流I 值于表1-4-3中，分别计算出负载功率PL。关闭电压源与电流源，拆除线路。画出有源二端网络输出功率
8、随负载变化的曲线。,表1-4-3 负载与功率关系测试表,3.按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭。将钥匙式总开关置于“关”位置，此时红色按钮灭。实验结束。,六、实验报告要求,1.画出实验电路与表格，简要写出电路原理。,2.理论计算图1-4-1所示单口网络等效电阻R0。,观察表格数据变化规律，得出当RL=Ro时电路输出功率最大 从而验证了最大功率传输定理,4.分别完成表1-4-1和表1-4-2的实测记录和计算，并在同一个坐标系中画出它们各自的伏安特性曲线。验证戴维宁定理的正确性。,3. 将测得的开路电压Uoc和用开路短路法计算出的等效电阻R0这两个参数填入图1-4-2所示等效电路中。并对等效电阻
9、R0进行误差计算。,5.完成输出功率随负载变化的表格1-4-3实测记录和计算，画出它们关系的曲线。验证最大功率传输定理。,七、注意事项,本实验是直流实验，接线时注意电源及表计的极性。,换接线路时，必须关闭电压源与电流源开关。,做任务一的等效电路实验时，不要忘记先将电压源调至万用表示数为Uoc，十进制电阻调为Ro值。,6.根据测试结果，得出定理的正确性。,7.完成思考题。,在实验室操作时，为减少测量误差，注意随时切换电流表的量程，注意避免量程保护动作。,1、 若将图1-4-1中330的电阻换成二极管，是否还可应用叠加定理和戴维宁定理？为什么？,八、补充思考题,3、请说明本实验数据记录三个表格有什么特点？,2、有源二端网络的另一种等效电路是什么？如何用实验的方法得到其参数？写出实验步骤。,4、用数字万用表的电阻档能否测量等效电阻的内阻？为什么？,
