实验四-戴维南定理及功率传输最大条件.docx

PAGE 实验四 戴维南定理及功率传输最大条件 专业：通信工程 班级：09 学号：120091102117 姓名：徐爱兵 实验日期：2010-10-8 实验地点：D302 指导老师：曹新容 一、实验目的： 1、用实验方法验证戴维南定理的正确性。 2、学习线性含源一端口网络等效电路参数的测量方法。 3、验证功率传输最大条件。 二、原理及说明 1、戴维南定理 任何一个线性含源一端口网络，对外部电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路来代替，如图3-1所示。理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压UOC，其电阻等于原网络中所有独立电源为零时入端等效电阻R0 。 2、等效电阻R0 对于已知的线性含源一端口网络，其入端等效电阻R0可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。下面介绍几种测量方法。 方法1：由戴维南定理和诺顿定理可知： 因此，只要测出含源一端口网络的开路电压UOC和短路电流ISC, R0就可得出，这种方法最简便。但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此法。 方法2：测出含源一端口网络的开路电压UOC以后，在端口处接一负载电阻RL，然后再测出负载电阻的端电压URL ，因为： 则入端等效电阻为： 方法3：令有源一端口网络中的所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U，测得流入端口的电流I (如图3-2a所示)，则： 也可以在端口处接入电流源I′，测得端口电压U′（如图3-2b所示），则： 3、功率传输最大条件 一个含有内阻ro的电源给RL供电，其功率为： 为求得RL从电源中获得最大功率的最佳值，我们可以将功率P对RL求导，并令其导数等于零： 解得： RL=r0 得最大功率： 即：负载电阻RL从电源中获得最大功率条件是负载电阻RL等于电源内阻r0 。 三、实验内容： 1、线性含源一端口网络的外特性 按图3-3接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表3-1内。根据测量结果，求出对应于戴维南等效参数Uoc,Isc。 表3-1 线性含源一端口网络的外特性 RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞开路 I(mA) U( V ) 2、求等效电阻Ro 利用原理及说明2中介绍的3种方法求R。，并将结果填入表3-2中，方法（1）和方法（2）数据在表3-1中取，方法（3）实验线路如图3-4所示。 表3-2 等效电阻R0 方法 1 2 3 R0(KΩ) R0的平均值 3、戴维南等效电路 利用图3-4构成戴维南等效电路如图3-5所示，其中U0= R0= 。 测量其外特性U=f(I)。将数据填在表3-3中。 表3-3 戴维南等效电路 RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞开路 I(mA) U( V ) 4、最大功率传输条件 1.根据表3-3中数据计算并绘制功率随RL变化的曲线：P=f(RL) 。 2.观察P=f(RL)曲线，验证最大功率传输条件是 四、实验记录： 1、线性含源一端口网络的外特性 按图3-3接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表3-1内。根据测量结果，求出对应于戴维南等效参数Uoc,Isc。 表3-1 线性含源一端口网络的外特性 RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞开路 I(mA) -16.19 -13.212 -11.16 -9.659 -7.612 -6.281 -5.775 -888.178（nA） U( V ) 16.19（fv） 1.321 2.232 2.898 3.806 4.396 4.621 7.183 2、求等效电阻Ro 利用原理及说明2中介绍的3种方法求R。，并将结果填入表3-2中，方法（1）和方法（2）数据在表3-1中取，方法（3）实验线路如图3-4所示。 表3-2 等效电阻R0 方法 1 2 3 R0(KΩ) 0.44367 0.44364 0.44367 R0的平均值 0.44366 3、戴维南等效电路 利用图3-4构成戴维南等效电路如图3-5所示，其中U0= 7.183V R0= 443.66 欧 测量其