實驗五 戴維寧定理的驗證(仿真實驗)

1、實驗五 戴維寧定理的驗證（仿真實驗）一、實驗目的1. 驗證戴維寧定理的正確性，加深對該定理的理解。2. 掌握測量有源二端網(wǎng)絡等效參數(shù)的一般方法。3. 掌握測量開路電壓與等效內阻的方法。二、實驗原理1. 戴維寧定理任何一個線性有源網(wǎng)絡，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網(wǎng)絡（或稱為有源一端口網(wǎng)絡）。戴維寧定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢US等于這個有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC，其等效內阻R0等于該網(wǎng)絡中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻。UOC（US）和R0稱

2、為有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)。2. 有源二端網(wǎng)絡等效電阻的測量方法（1）開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(wǎng)絡輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓UOC，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流ISC，則等效內阻為：如果二端網(wǎng)絡的內阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內部元件，因此不宜用此法。（2）伏安法測R0 用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線，如圖5-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率，則內阻： 圖5-1 外特性曲線 圖5-2 半電壓法測內阻的方法（3）半電壓法測R0如圖5-2所示，當負載電壓為被測網(wǎng)絡開路電壓的一半時，負載電阻（即電阻箱）的阻值就是被測有源二端網(wǎng)絡的等效內

3、阻值。三、實驗設備序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量1直流穩(wěn)壓電源030V12直流恒流源0500mA13直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0200mA15十進制可變電阻箱099999.916戴維寧定理實驗電路板1四、實驗內容被測有源二端網(wǎng)絡如圖5-3（a）所示，電壓源US=12V和恒流源IS=10mA。 （a）電路原理圖 （b）等效電路圖5-3 有源二端網(wǎng)絡圖5-4 Multisim戴維寧定理測開路電壓仿真電路圖5-5 Multisim戴維寧定理測短路電流仿真電路1. 用開路電壓、短路電流法測量戴維寧等效電路的UOC、R0。按圖5-3（a）接入穩(wěn)壓電源US=12V和恒流源IS=10mA，不接入R

4、L。測量出開路電壓UOC（注意測量開路電壓UOC時，不接入毫安表。）；然后再短接RL，測量出短路電流ISC，則根據(jù)公式計算出R0，將所測數(shù)據(jù)填入表5-1中。表5-1 開路電壓、短路電流法的實驗數(shù)據(jù)理 論 值實 測 值圖5-6 Multisim“戴維寧定理”原電路伏安實驗圖5-7 Multisim“戴維寧定理”等效電路伏安實驗2.伏安法（戴維南等效電路與原電路伏案關系比較）按圖5-6接入負載電阻RL（即電阻箱）。按表5-2改變電阻箱RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線，將數(shù)據(jù)填入表5-2中。按圖5-7接入負載電阻RL（即電阻箱）。按表5-3改變電阻箱RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線，將數(shù)

5、據(jù)填入表5-3中。表5-2 有源二端網(wǎng)絡的外特性實驗數(shù)據(jù)（原電路）RL（k）123456789U（V）I（mA）表5-3 有源二端網(wǎng)絡的外特性實驗數(shù)據(jù)（等效電路）RL（k）123456789U（V）I（mA）圖5-8 Multisim“戴維寧定理” 半電壓法實驗電路3. 半電壓法按圖5-8接入負載電阻RL（即電阻箱）。改變電阻箱RL阻值，使其兩端電壓等于UOC的一半，電阻箱RL的阻值記錄于表5-3中。表5-3 有源二端網(wǎng)絡的等效電阻、開路電壓的實驗數(shù)據(jù)五、實驗注意事項1. 測量時應注意電壓表、電流表量程的更換。2. 改接電路時，要關掉電源。六、預習報告計算有源二端網(wǎng)絡開路電壓及等效內阻。七、實驗報告1. 根據(jù)步驟1的方法測得的UOC與R0與預習時電路計算的結果作比較，分析誤差產(chǎn)生的原因？