实验2 有源二端网络等效参数的测定.doc

实验2 有源二端网络等效参数的测定 一、实验目的 （1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对戴维南定理和诺顿定理的理解。 （2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 （3）进一步掌握电工仪器仪表的使用方法。 二、实验设备及材料 通用电学实验台，直流稳压电源，直流电压表、直流电流表（或万用表），电阻和导线一批。 三、实验原理 1、戴维南定理 任何一个有源二端线性网络，都可以用一个理想电压源US和内阻R0的串联电路来表示，其等效电压源的电动势US等于这个有源二端网络的负载开路电压UOC，等效内阻R0为该网络中所有独立电源均置零(理想电压源短路，理想电流源开路)得到的无源网络的等效电阻Req。US和R0称为这个有源二端网络的等效电压源参数。 2、诺顿定理 任何一个有源二端线性网络，都可以用一个理想电流源IS和内阻R0的并联电路来表示，其等效电源的电流IS等于这个有源二端网络的负载短路电流ISC，等效内阻R0为该网络中所有独立电源均置零后得到的无源网络的等效电阻Req。IS和R0称为这个有源二端网络的等效电流源参数。 3、有源二端网络等效参数的测量方法 （1）测量有源二端网络的开路电压UOC的方法 图1.2.1 补偿法测量电路 ①直接测量 当电压表的内阻远大于网络内阻时，可直接用电压表或万用表的电压档测量。 ②补偿测量（零示法） 补偿测量法适宜测量具有高内阻有源二端网络。其测量原理如图1.2.1所示，用高精度可调稳压电源与被测网络输出进行比较，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，即为被测二端网络的开路电压。 （2）测量有源二端网络的戴维南等效内阻R0的方法 ①直接测量 对于不含受控源的纯电阻性网络，其等效内阻可以将所有独立源置零后，直接用万用表欧姆档进行测量。由于此方法忽略了电源的内阻，故误差比较大。 ②开路电压-短路电流法 测量开路电压UOC和短路电流ISC。其等效内阻为： (1-2-1) 这种方法适用于UOC较大而且ISC不超过额定值的情况，对含有可控源的网络常用此法。 ③伏安法 若二端网络的内阻很低时，不宜测量其短路电流，则可采用伏安法测量。根据有源二端网络的外特性曲线的斜率tanφ （图1.2.2），即为等效内阻值： (1-2-2) 测量开路电压UOC及电流为额定值IN时的输出电压UN，则内阻为： 图1.2.3 半电压法测量电路 (1-2-3) ④半电压法 测量电路如图1.2.3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻即为被测二端网络的等效内阻值。 四、实验内容 1、戴维南定理的验证（验证性实验） （1）按如图1.2.4(a)所示连接实验电路，其中电路元件的参考值为：US=12V，R1=200Ω，R2=300Ω，R3=300Ω，R4=200Ω，负载电阻RL=240Ω。 图1.2.4 戴维南定理的验证实验电路 (a) 验证实验电路 (b) 开路电压测量电路 (c) 短路电流测量电路 (d) 等效电阻测量电路 （2）等效参数的测量 ①测量输出电流I 用直流电流表（毫安表）测量输出电流I，将结果记入表1-2-1。 ②测量开路电压UOC 将负载电阻RL开路，如图1.2.4（b）所示，测量开路电压UOC，将结果记入表1-2-1中。 ③测量短路电流ISC 将负载电阻RL短路，如图1.2.4（c）所示，测量短路电流ISC，将结果记入表1-2-1中。 ④测量等效电阻Req(R0) 将负载电阻RL短路，置US=0，如图1.2.4（d）所示，用万用表电阻档测量等效电阻Req(R0)，将结果记入表1-2-1。 ⑤根据测量电路对以上测量项目进行理论计算，将计算结果记入表1-2-1中，分析误差并解释比较结果。 （3）负载实验 在图1.2.4(a)实验电路中，按表1-2-2改变负载RL，用直流电流表（毫安表）测量输出电流I。同时用戴维南定理进行等效后的电路（等效电压源US=2.4V , R0=240Ω）计算输出电流I，将结果记入表1-2-2中，与测量值比较，分析误差并解释比较结果。 表1-2-1 戴维南等效参数测量数据记录 测量项目I /mAUOC /VISC /mAReq /ΩR0= UOC / ISC /Ω测量值计算值相对误差 1-2-2 负载实验测量数据记录 RL /Ω50100150240400备注I测量等效电压源US=2.4V R0=2