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1、实验 4 电压源与电流源及其等效转换1 实验目的1）了解理想电流源与理想电压源的外特性。2）验证电压源与电流源互相进行等效转换的条件。2 实验原理1 理想电源理想电源有理想电压源和理想电流源两种。1）理想电压源接上负载后，当负载变化时其电压源输出电压保持不变。2）理想电流源接上负载后，当负载电阻变化时，该电流源供出的电流保持不变 它们的电路图符号及其特性见图4.5-1。图4.5-1理想电諒（3）在工程实际上，绝对的理想电源是不存在的，但有一些电源其外特性与理想电源 极为接近，如在电子技术中，通常采用的晶体管电流源与电压源。因为用电子学的方法，可 以使晶体管电压源的串联等效内阻极小，一般为10-
2、3Q以下，晶体管电流源并联等效内电导 也极小，一般10-3Q为以下。因此，可以近似地将其视为理想电源。2 实际电源 一个实际电源，就其外部特性而言，即可以看成是电压源，又可以看成是电流源。（1）实际电压源用一个理想电压源Es与一电阻Ro串联组合来表示。（2）实际电流源用一个理想电流源Is与一电导G0并联的组合来表示。图4.5-2 和图4.5-3方框内部分是一个实际的电压源与一个实际的电流源，它们向同样 大小的负载供出同样大小的电流I,而电源的端电压U也相等，那么这个电压源和电流源是 等效的，即电压源与其等效电流源有相同的外特性。3 电压源与电流源相互进行等效转换的条件Is=Es/R G=1/R
3、 或 Es=Is/G R=1/G0 0 0 0 0 03 仪表设备名称设备备注稳压、稳流源各1直流电路实验常规负载若干直流电压、电流表各14 实验内容及步骤1 )测量理想电流源的外特性 当负载电阻在一定的范围内变化时(注意必须使电流源两端的电压不超出额定值)，电 流基本不变，即可将其视为理想电流源。(1) 将一可变电阻 R 接至稳流源的输出端上，串联接入直流电流表，并联接入直流电压 表，即接成图 4.5-4 的实验电路。首先置可变电阻R=0,调节直流电流源，使其输出电流I=50mA,测出此时电流源的 端电压U和输出电流I记入表4.5-1。(3) 改变电阻电阻R,每改变R值记下U和I,但应使Rm
4、ax*I W20V,此时数据记入表4.5-1, 即可得至理想电流源的外特性。2)测量理想电压源的外特性 当外接负载电阻在一定范围内变化时,电源输出电压基本不变,可将其视为理想电压源。(1) 按图4.5-5接线，调节直流电压源输出12V,可变电阻R接至电压源输出端。(2) 改变电阻值R值，测量U和I,将此数据记入表4.5-2中，即可得到理想电压 源的外特性。3) 验证实际电压源与电流源等效转换的条件(1)在实验1)中，已测得理想电流源的电流I s=50mA，若在其输出端间并联一电阻R0(即 G0=1/R0)例如1kQ，从而构成一实际电流源，如图4.5-6所示实验电路。(2)改变电阻R值，记下相应
5、的端电压U和输出电流I,记入表4.5-3中，即可测出该实际电流源的外特性。(3) 根据等效转换的条件，将电压源的输出电压调至Es=IsR0，并串接一个电阻R,构成 如图 4.5-7 所示的实际电压源。(4) 改变负载电阻R,对应每一 R值记下端电压和输出电流的值，记入表4.5-4,即可测 出实际电压源的外特性。在测量上述实际电压源和实际电流源外特性中，在实验中我们取两种情况下的负载电阻 R的值一一对应相等，这样便于比较，看一看当R值相同时，两种情况下是否具有相同的电 压与电流输出。KI T Il2jS 4电三諒剧值电酷国4,5_$券馬电翫西劇彼=牌5 实验结果表 4.5-1 理想电流源外特性电阻R (Q )0100200300400500600电流I (mA)电压u(v)表 4.5-2 理想电压外特性电阻 R (Q ) +1000Q0电压U(V)电流I (mA)表 4.5-3 实际电流源外特性电流源尸Go=电阻R (Q )0电流I (mA)电压U(V)表 4.5-4 实际电压源外特性电压源ES=R0=电阻R (Q )0电流I (mA)电压U(V)6 实验报告(1) 绘出所测电流源及电压源的外特性曲线(2) 验证电压源和电流源是否等效。
