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1、实验五 戴维宁定理和诺顿定理的验证一、实验目的1. 验证戴维宁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）。戴维宁定理指出：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
2、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 戴维宁定理。Uoc （Us）和R0或者ISC（IS）和只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UocIsc三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0 30V12可调直流恒流源0 500mA13直流数字电压表0 300V14直流数字毫安表0 500mA15万用表1自备6可调电阻箱0 99
3、999.9Q1HE-197电位器1K/2W1HE-118戴维宁定理实验电路板1HE-12(a)被测有源二端网络如图5-4(a)，即HE-12挂箱中“戴维宁定理/诺顿定理”线路。戴维宁 等效电路(b) 戴维宁等效电路四、实验内容(C) 诺顿等效电路图 5-41.用开路电压、短路电流法测定戴维宁等效电路的Uoc和R0。在5-4(a)中，接入稳压 电源 U s= 12V和恒流源Is= 10mA，不接入RL。利用开关K,分别测定Uc和Isc, 并计算出R0O (测U时，不接入mA表。)0ocUoc (v)Isc (mA)R0=Uoc / Isc16.9432.6519.62. 负载实验按图5-4(a)
4、接入RL。改变RL阻值，测量不同端电压下的电流值，记于下表，并据此画出有源二端网络的外特性曲线。rl (Q)01K2K3K4K5K6K8U (v)0.00011.0513.3814.3814.9515.3615.9616.94I (mA)32.611.016.734.823.763.082.560.0023. 验证戴维宁定理：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5-4（b）所示， 仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。Rl (Q)01K2K3K4K5K6K8U (v)0.00111 1
5、713.4714.4615.0215.3815.6216.4I (mA)30.3011.156.744.823.773.082.610.0024. 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5-4（c）所示，仿 照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。Rl (Q)01K2K3K4K5K6K8U (v)I (mA)5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图5-4 （a）。将被测有源 网络内的所有独立源置零（去掉电流源I和电压源U,并在原电压源所接的两点用一根短SS路导线相连
6、），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R.。0i五、实验注意事项1. 测量时应注意电流表量程的更换。2. 步骤“4”中，电压源置零时不可将稳压源短接。3. 用万表直接测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. 改接线路时，要关掉电源。六、预习思考题1. 在求戴维宁等效电路时，作短路试验，测I的条件是什么？在本实验中可否直接作sc 负载短路实验？请实验前对线路5-4(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地 选取电表的量程。答：只有在A、B断开
7、时才能测Isc本实验不可以直接做负载短路试验。2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其优缺点。 测有源二端网络开路电压的方法是直接测量。测有源二端网络开路等效电阻的方法是测量有源二端网络开路的电流，用电压除电流的 电阻。七、实验报告误差分析：1、导线电阻被忽略了，从而造成试验数据的误差；2、负载试验和验证试验过程中，电压源有少许波动，不能在一个稳定值；3、实验仪器精度不够。2. 根据步骤1、4、5各种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能 得出什么结论。3. 归纳、总结实验结果。本实验，验证了戴维南定理即等效前后的电路的外特性不改变。4. 心得体会及其他。通过这次试验，使我更加熟记戴维南定理，及更好的应用它，除此之外还增加了我对试 验的兴趣，学会用一些仿真软件，去准确的评估实际操作中的误差。
