一、实验目的1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解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，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代 替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc,其等效内阻R0等于该网 络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个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Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维 南定理Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0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、短路电流法测R0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,然后再将其输出 端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为Uoo咼=——Isc如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。
⑵伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3-1所示根据外特性曲线求出斜 率tg©，则内阻AU %Ro=ts = 丁〒=~Isc图3-1也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻 为一 4TJR.US被测拥网絡2/CR⑶半电压法测R0如图3-2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L被测有源网络稳压电源图3-2⑷零示法测uoc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3-3所示零示法测量原理是用一低阻 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UOc三、仪器设备和选用挂箱序号名称数量备注1万用表1外购2稳压、稳流源1DG04、05 或 GDS-033实验电路板或直流电路实验、负载1GDS-06A、GDS-074直流电压、电流表1DG31-2 或 GDS-10四、实验内容 被测有源二端网络如图3-4(a)所示。
图3-41.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISc、R0 按图3-4(a)接入稳压电源Us = 12V和恒流源Is = 10mA，不接入RL测出U°c和Isc,并计算 出R0测UOC时，不接入直流毫安表)表3-1用开路电压、短路电流法测定Uoc和ISCUoc(v)Isc(mA)R0 = Uoc/Isc( Q)16.9631.805332.负载实验按图3-4(a)接入RL改变Rl阻值，测量有源二端网络的外特性曲线表3-2测量有源二端网络的外特性Rl (KQ)01234567ooU (v)011.0813.4014.4114.9715.3215.5715.7616.90I (mA)31.63011.0906.7004.8053.7443.0702.6002.25703.验证戴维南定理从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，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测量戴维南等效电路的外特性Rl (KQ)01234567ooU (v)011.2713.6314.6515.2215.5815.8416.0216.16I (mA)32.3911.2806.8184.8883.8113.1232.6462.29604.验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流 恒流源(调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值)相并联，如图3-5所示，仿照步骤“2” 测其外特性，对诺顿定理进行验证。
图3-5表3-4验证诺顿定理Rl (KQ)01234567ooU (v)010.8113.0814.0614.6214.9715.2015.3816.82I (mA)30.9810.8206.5434.6923.6603.0002.5402.20405.有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）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（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导 线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载Rl开路时A、B两点间的电 阻，此即为被测网络的等效内阻R0,或称网络的入端电阻Ri用此法测得的电阻为:527Q 16.用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压U°c线路及数据表格自 拟 "表3—5电阻和开路电压的测量值电阻R/Q开路电压U/V52617.08五、实验注意事项1. 测量时应注意电流表量程的更换（对GDS-10）2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接3. 用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表其次，欧姆档必 须经调零后再进行测量4. 用零示法测量UOc时，应先将稳压电源的输出调至接近于UOc，再按图3-3测量。
5. 改接线路时，要关掉电源6. 在戴维南、诺顿等效电路中的内阻R0为计算值，实验挂箱上无此电阻，需要用DG09挂 箱上的电位器提供该电阻调节电位器，并用万用表测量使用万用表时转换开关要调节到 相应的量程档位上六、实验数据处理(1)戴维南定理的验证外特性曲线图1*有源二端网搭外持性曲线・麟南等效电3紗卜特性曲线—詞•丄崽维旬帘妣郦卜埒 性曲线)—线性(有源二端网络外特性10zCl.0(2)诺顿定理的验证I/mA■诺顿迂理八将性曲线+ m原二端制郛炜忡曲戋I/mA—线性(有源二端网络外特性 曲线)一第住桔唄已m用性曲歸外特性曲线图213151412> 10423-2(3)Ro 的理论值为[(330+510)*10]/(330+510+10)+510=520Q,则：由1中测得的Ro值的相对误差为：(533-520)/520*100%=2.5%;由5中测得的R0值的相对误差为：(527-520) /520*100%=1.35%;由6中测得的R0值的相对误差为：(526-520)/520*100%=1.15%.U 的理论值为 12+520*0.01=17.2v,则：由1中测得的U值的相对误差为：(17.2-16.69)/17.2*100%=2.97%；由6中测得的U值的相对误差为：(17.2-17.08)/17.2*100%=0.70%。
七、实验结论及误差分析有以上二图分析可知，在实验测定误差允许的范围内，等效电路与原电路外特性一致 戴维南原理正确，即任何有缘二端口网络均可等效为一个电压源和一个电阻串联组合，其中 电压源US大小就是有源二端电路的开路电压Uoc；电阻R0大小是有源二端电路除去电源 的等效电阻R0用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压时存在一定 的误差,这些误差主要来源于实验操作的不当,读数时存在差异,实验仪器本身的不精确等等, 这些都是导致误差的原因。