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1、课内试验项目操作分析单班级姓名学号编制部门： 编制人： 编制日期：项目编号项目名称电压源伏安特性曲线测试训练对象课程名称电工电子技术教材电工技术电子技术基础学时试验目的(1) 进一步熟悉稳压电源的使用和万用表测量电压、电流、电阻的方法。(2) 加深对电压源特性的理解。一、仪器设备：ZH-12 通用电学实验台、万用表、电阻若干、导线若干 二、注意事项：1、试验之前应先检查设备、器材的好坏。2、电路连接时，要注意电源极性，避免反接。3、使用万用表时，要正确选择档位，且要规范操作。电压源三、试验电路：IJs=四、试验内容和操作步骤图 1(Us=9V)1、试验项目1：选取内阻Rs=100,取Rl的值为
2、2000, 4700 , 6800, 1K0, 2K0, 5K0, 6K0时Rl两端的电压U1)2)按图1电路连接好电路，并在电路中串入一只50mA的安培表。分别选取Rl的值为2000, 4700 , 6800, 1KQ, 2KQ, 5KQ, 6KQ,测量此时两端的电压，以及流过电路的电流，记入表 1 中。3)根据表1 中数据画出伏安特性曲线。2、试验项目 2：选取内阻 RS=1000,取 RL 的值为 2000, 4700 , 6800, 1K0, 2K0,5K0, 6K0测量Rl两端的电压U,以及流过电路的电流，记入表2中。试验步骤同上。五、结果汇总表1R=10Q时负载两端电压和电路中电流
3、的关系S电阻200。4700。680。1K。2K。5K。6K。电压U电流I表2 R=100Q时负载两端电压和电路中电流的关系S电阻200。470。680。1K。2K。5K。6K。电压U电流I六、结果分析1、根据表 1 中数据画出伏安特性曲线，并表述其关系2、根据表 2 中数据画出伏安特性曲线，并表述其关系。七、评分1、操作规范（40%）总分：2、试验结果（30%）3、结果分析（30%）课题 9： 电流源与电压源及其等效变换课 型：讲练结合教学目的 ：知识目标：(1) 掌握直流电压源和电流源的表示方法和伏安特性(2) 掌握电压源和电流源的相互转换(3) 了解实际电源和理想电源的关系技能目标：(1
4、)进一步熟悉电压、电流的测试方式。(2)加深对电压源伏安特性的理解。重点、难点：教学重点：电压源和电流源的相互转换教学难点：电压源和电流源的相互转换教学分析：本次课主要还是利用例题的计算和分析，来阐述电压源和电流源的特点和相互等效转换 的条件和相关注意事项。复习、提问：(1) 全电路欧姆定律的表述公式？(2) 大家认为电源是什么？教学过程：导入：电源我们经常听到，也经常用到。任何电器设备要工作都要用电源。如实验台上我 们就可以看到以电压形式存在的电压源和以电流形式存在的电流源。那么电源它有什么样的 特性呢？电压源、电流源是否可以转换呢？这节课我们要学习的是电源的形式及电源的等效 转换，通过各个
5、电源之间的转换，将其变为简单的电压源电路或电流源电路，然后再用欧姆 定律求解。电源是电流流动的源动力，实际电路中电源以两种形式存在即独立电源和受控源。独立 电源是指不受外电路控制而独立存在的电源，比如电池、发电机。受控源是指它们的电压或 电流受电路中其他部分的电压或电流控制的电源。任何一个实际电源在进行电路分析时，都可以用一个电压源或与之等效的电流源来表 示。一、直流电压源直流电压源是电子学应用中最重要的能源之一，所以了解其特性是十分重要的。理想电 压源为负载提供不变的电压，即使负载电阻是变化的。1、理想电压源图1(a)所示为理想电压源的常用符号。无论什么样的负载电阻接在输出端上，它的两端A和
6、B之间的电压总保持不变。图1(b)连接了一个负载电阻Rl。全部的电源电压US都加 在负载电阻RL的两端。理想情况下，Rl可以变成任何非零值，而电压保持不变。理想电压 源的内阻为零。2、实际电压源实际上并没有理想的电压源。也就是说，所有的电压源基于物理和化学结构都有固有的 内阻，这可以表示为一个与理想电压源串联的电阻，如图2(a)所示。RS为电压源内阻，USSS(a)无负载图 2 实际电压源S二;订为源电压。无外接电阻时，输出电压(A到B的电压)为US。这个电压有时称为开路电压。3、电压源的负载特性当一个负载电阻连接到输出端时，如图2 (b)所示，并不是全部的源电压都加在R上。L因为和叫串联，所
7、以一部分电压加在了兀上。如果Rs比叭小很多，那么电源接近理想情况，几乎所有的电源电压U s都加在电阻Rl上，内阻R两端的电压降很小。如果R变化，只要r比R大很多，输出端就仍保持绝大 sLL部分电源电压。所以输出电压的变化很小。与Rs相比，R越大，输出电压的变化就越小。测试试验电路1中不同R和只0两种情况可以发现，在RS定的情况下，R越大，输LSSL出电压变化越小，越接近于电源两端电压；在Rl 定的情况下，改变串进去的内阻RS的例1图3中，计算当Rl取值为100Q, 560Q和1.0KQ时, 解：当Rl=iooq时，输出电压为：电源电压的输出值。Uoom当 R=560Q 时,VOUT100 V
8、= 98 .2V= 90.9当 R =1.0KQ 时,VOUT(1000 0 100 V = 99 .0V这是因为在Rl所取的3个值中，Rl注意输出电压的变化在源电压 Us 的 10%范围内，至少是Rs的10倍。与R相比，R越大，输出电压的变化就越小，输出越稳定。SL思考题：图3中，当Rs = 50Q, Rl=10KQ时，计算VOUT的值。例2 图3中，计算当Rl=10Q, Rl=1.0Q时VOuT的值。解：当Rl=10Q时，输出电压为:LR + RSLV OUT当 Rl=1.0Q 时，(100 0 )100 V = 50 V(20 0 丿VOUT=1.0 0)100 V = 9.09 V11
9、0丿例 2 中，当 RL 相对于 Rs 变得更小时，输出电压明显降低。此例说明为保持输出电压 接近于其开路电压，必须要求RL远大于Rs。二、电流源电流源是对负载电阻(即使负载电阻阻值变化)提供理想恒定电流的另一种供能元件。 电流源的概念对某些晶体管电路来说很重要。1、理想电流源图4 (a)所示为理想电流源的符号。箭头指明了源电流Is的方向。理想电流源为负载 提供恒定的电流一无论负载的值多大。图4 (b)中所示的负载电阻接在电流源的A和B两 端，说明了这个概念。理想电流源的内阻为无穷大。/s (p /s Q)【】KlB-F_(a)无负载(b)有负载图4 理想电流源虽然可利用理想电流源进行绝大部分
10、的分析工作，但实际上理想的器件并不存在。2、实际电流源图5描述了一个实际电流源，其内阻与理想电流源并联。电流源4?厶6/卜图5实际带负载的电流源如果内阻Rs远大于负载电阻，则实际电流源接近理想电流源。如图5中的实际电流源 所示，电流Is的一部分流经Rs，另一部分流经Rl。电阻Rs和Rl起电流分流器作用。如果Rs远大于RL，则绝大部分电流流经RL，而只有很少的电流经Rs。只要RL远小于Rs,流经Rl的电流就为常量，而无论它变化多少。3、电流源的伏安特性曲线如果存在一个常量电流源，一般可以认为负载Rl与Rs相比小到可以忽略的程度，这 就将电流源简化为理想情况，使分析更简单。例3计算图6中的负载电流
11、值，Rl分别取以下值：100Q, 560Q和1 Kd 解：当Rl=100Q时，负载电流为：(10 KO A1A = 990 mAIRS+ Rl丿(10.1KO 丿当 Rl=560 时,(10 KO(10.561 KO当 Rl=1.0KQ 时,1A = 947 mA(10 KO AI = 1A = 909 mAl ( 11 KO 丿从例3中，说明当Rl远小于Rs时，Rl的变化对负载电流的影响。一般情况下，Rs 应该至少是Rl的10倍(10RlSRs)。注意输出电流IL的变化在源电流的10%范围内，这是因为Rs至少是Rl的10倍。三、电压源和电流源的等效变换从前面的分析，可以知道电压源和电流源的伏
12、安特性曲线是相同的，所以电压源和电流 源两者之间是可以等效变换的。(a)实际电压源电路(b)实际电流源电路图 7 两种实际电源的等效变换分析：从图7(a)电路可得：U=E-I %将上式两边除以 R0 再移项，得 I=E/ R0-U/ R0(1)从图 7 (b)可得：I=IS-U/ R0(2)因此，只要满足条件 IS=E/ R0R0= Ro(1)、(2)两式完全相等。所以,1、等效条件(1) 电压源转换为电流源的等效条件为：IS=E/ R0R0= R0,(2) 电流源转换为电压源的等效条件为：E =IS R0R0 = R0可见,对一个外电路来说,一个内阻不为零或无穷大的实际电源,既可用电压源表示
13、 又可以用等效的电流源表示。所谓的电压源或电流源不过是同一实际电源的两种不同表示方 法而已。实际上,内阻较大的电源用电流源表示,内阻较小的用电压源表示比较方便。例 4 将图 8 中的电压源转化为等效电流源,并画出等效电路。47 a1DCV -rMMOAQB2.13A解卩内阻相等。所以图 9 所示即为等效电流源电路。提问：对于Us=12V和Rs=10Q的电压源，计算其等效电流源的Is和Rs值。例 5 将图 10 中的电流源转化为等效电压源,并画出其等效电路。解：二厶堆=(1 血A)(1.0KG)=10V内阻相等。所以等效电压源电路如图 11。3、电压源和电流源等效变换时应注意的问题：(1) 形式
14、：电压源为理想电压源和内阻串联；电流源为理想电流源和内阻并联。(2) 极性必须一致：电流源流出电流的一端为电压源的正极性端。(3) 等效是相对于外电路而言的。(4) 理想电压源和理想电流源不能进行这种等效变换。(5) 在变换关系二H 中，Rs不仅仅局限于内阻，也可扩展至任一电阻。(6) 理想电压源和理想电流源相串联时等效为电流源；相并联时等效为电压源。例6电路如图12,已知E=12V, E2=24V, R=R2=20Q, R3=50Q,试用电压源与电流 源等效变换的方法求出通过电阻R3的电流13。解：解题思路：先将两个电压源分别转为电流源,然后利用电流源的叠加将其转换为一 个电流源的电路,再利用分流公式即可求出。也可再将其转为电压源电路再解答。各步电路 如图 12 (a) (b)。12 ( a )12 ( b )图 12(a) IS1=E1/R1=0.6A, IS2=E2/R2=1-2A, Is= -IS1+ IS2=0.6a (选 IS2 的方向)(b) I3=-R/ (R
