《電壓源與電流源等效變》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（模板）

1、實(shí)驗(yàn)六電壓源與電流源等效變換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针妷涸春碗娏髟催M(jìn)行等效變換的條件。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.測(cè)定理想電壓源外特性、測(cè)定實(shí)際電壓源外特性。.測(cè)定理想電流源外特性、測(cè)定實(shí)際電流源外特性。.測(cè)定電源等效變換條件。三、實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓源030V1主板2直流數(shù)字電壓表1自配3直流毫安表1主板4電壓等效變換實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路板1電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（三）或電 路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（四）或電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（六）四、實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)實(shí)際的電源，就其外部特性而言，可以看成一個(gè)電壓源，也可以看成是一個(gè)電流源。由 于實(shí)際電壓源存在一定的內(nèi)電阻飛，在正常（或稱(chēng)線(xiàn)性）工作區(qū)域內(nèi)，隨著輸出電流的增加，輸出 電壓大致按線(xiàn)性規(guī)律下

2、降。當(dāng)電流增大超過(guò)額定值后，電壓可能會(huì)急劇下降直至為零，此時(shí)電壓 源工作在非正常區(qū)。在正常工作區(qū)域內(nèi)，其端口特性方程U=Us-Rsh可以等效為戴維南電路，如 圖6.1 （a）所示。十+u ）凡 H 方或Ts Rs（a）電壓源形式（b）電流源形式圖6.1電源等效變換圖同理，實(shí)際電流源存在一定的內(nèi)電導(dǎo)Gs，在正常工作區(qū)域內(nèi)，隨著輸出電壓的增加，輸出電 流大致按線(xiàn)性規(guī)律下降。當(dāng)電壓增大超過(guò)額定值后，電流可能會(huì)急劇下降直至為零，此時(shí)電流 源工作在非正常區(qū)。在正常工作區(qū)域內(nèi)，其端口特征方程U,可以等效為諾頓電路，如圖6.1 (b)所示。設(shè)有一個(gè)電壓源和一個(gè)電流源分別與相同的外電阻連接，只要滿(mǎn)足以下關(guān)系：

3、h=Us/Rs , Rs=l/Gs，就有/=/,U=U，由此可見(jiàn)，兩種電源形式對(duì)于外電路是完全等效的，因此兩種電壓 源可以互相替換而對(duì)外電路沒(méi)有任何影響。利用電源等效變換條件，可以很方便地把一個(gè)串聯(lián)內(nèi) 阻為Rs的電壓源Us變換成一個(gè)并聯(lián)內(nèi)阻為Rs的電流源Us/Rs，反之，也可以很容易地把一個(gè)電 流源變換成一個(gè)等效的電壓源。電壓源和電流源對(duì)外電路而言，相互間是等效的；但對(duì)電源內(nèi)部講，是不等效的。但是理想 電壓源和理想電流源本身之間沒(méi)有等效的關(guān)系。因?yàn)閷?duì)理想電壓源(%=0)講，其短路電流/s為 無(wú)窮大，對(duì)理想電流源(火尸co)講，其開(kāi)路電壓兒為無(wú)窮大，都不能得到有限的數(shù)值，故兩者 之間不存在等效變

4、換的條件。五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.在測(cè)試電壓源外特性時(shí)，不要忘記測(cè)空載時(shí)的電壓值；在改變負(fù)載時(shí)，不容許負(fù)載短路。 測(cè)試電流源外特性時(shí)，不要忘記測(cè)短路時(shí)的電流值；在改變負(fù)載時(shí)，不容許負(fù)載開(kāi)路。2換接線(xiàn)路時(shí)，必須先關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。3.直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.測(cè)定理想電壓源、實(shí)際電壓源外特性按圖6.2 (a)接線(xiàn)，Ux為6V直流穩(wěn)壓電源，視為理想電壓源，Rl為可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)取電 阻值，記錄電壓表和電流表讀數(shù)，填入表6.1中。按圖6,2 (b)接線(xiàn)，虛線(xiàn)框可模擬為一個(gè)實(shí)際的 電壓源，Us=6V, Rs=150C, &=1KQ,調(diào)節(jié)&值，記錄兩表讀數(shù)。填入表6.2中。(a)(b)圖

5、6.2測(cè)定電壓源的外特性.測(cè)定理想電流源、實(shí)際電流源外特性按圖6.3接線(xiàn)，4為直流電流源，視為理想電流源，調(diào)節(jié)其輸出為A=5mA, G=l/R,令R、分 別為150。和與&=1KQ,調(diào)節(jié)&值(用電阻箱作為負(fù)載)，記錄這兩種情況下的電壓表和電流表 的讀數(shù)。填入表6.3和表6.4中。圖6.3測(cè)定電流源的外特性表6.1理想電壓源外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ri.（Q）2003004005008001000COU (V)/ (mA)表6.2實(shí)際電壓源外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)& (C)2003004005008001000coU (V)/ (mA)表6.3理想電流源外轉(zhuǎn)F性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（&=oc）Rl（C）020040050060

6、08001000U (V)I (mA)表6.4實(shí)際上目流源外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（&=150Q）Rl (q)02(X)4(X)5(X)6(X)80()1000U (V)I (mA).測(cè)定電源等效變換條件圖6.4電源等效變換實(shí)驗(yàn)電路按圖6.4線(xiàn)路接線(xiàn)，（a）、（b）線(xiàn)路負(fù)載電阻&阻值相同，首先讀取6.4 （a）線(xiàn)路兩表的讀 數(shù)，然后調(diào)節(jié)6.4 （b）線(xiàn)路中恒流源A，令兩表的讀數(shù)與6.4 （a）的讀數(shù)相等，記錄4之值。驗(yàn)證 等效變換條件的正確性。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出電源的四條外特性，并總結(jié)、歸納各電源的特性。.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證電源等效變換條件。.回答實(shí)驗(yàn)思考題。八、思考題.分析理想電壓源和實(shí)際電壓源輸出端發(fā)生短路時(shí)，對(duì)電源有何影響。.電壓