long實驗三戴維寧定理

實驗三戴維南定理一、實驗目的(1)加深對戴維南定理的理解。(2)學習戴維南等效參數(shù)的各種測量方法。(3)理解等效置換的概念。(4)學習直流穩(wěn)壓電源、萬用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法二、實驗原理

(1)戴維南定理是指—個含獨立電源、線性電阻的一端口，對外電路來說，可以用一個電壓源和一個電阻的串聯(lián)組合來等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開路電壓UOC，而電阻等于該端口的全部獨立電源置零后的輸入電阻，如圖2.3-l所示。這個電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱為戴維南等效電阻Req。

所謂等效是指用戴維南等效電路把有源一端口網絡置換后，對有源端口(1-1′)以外的電路的求解是沒有任何影響的，也就是說對端口1-1′以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置換前的值。外電路可以是不同的。

(3)戴維南定理的等效電路是對外部特性而言，只要含源網絡內部除獨立的電源外都是線性元件，上述等值電路都是正確的。

圖2.3-1一端口網絡的等效置換三、實驗電路及元器件參數(shù)本實驗采用DGB型電工實驗裝置實驗單元3,該電路分為兩部分，說明如下：

(1)端口1-1'左為一端口網絡。該一端口網絡中電源

USN由“+”、“一”兩個端子接入,USN

＝30V，雙刀雙投開關K1控制網絡與網絡中電源

USN的接通與置零，使網絡分別成為有源網絡和無源網絡，N網絡中電阻參數(shù)分別為：Rl=120Ω、R2＝360Ω、R3=240Ω、R4＝180Ω。(2)端口2-2′右側為外電路，其中有外加電源Us的兩個接線端子，可調電位器

RW為，0～220Ω，設置電阻及R5=Req，電阻R6＝100Ω用來作負載。(3)發(fā)光管D1、D2用來觀察電路有無電流，判斷電流方向，判斷是否接近于等電位(當D1、D2都不亮時)，但無論測量電流或電壓時都要把發(fā)光管D1、D2短接。四、實驗內容及方法步驟

(一)計算與測量有源一端口網絡的開路電壓、短路電流

(1)計算有源一端口網絡的開路電壓Uoc(U11′)、短路電流Isc(11′）根據(jù)附本表3-1中所示的有源一端口網絡電路的已知參數(shù)，進行計算，結果記入該表。(2)測量有源一端口網絡的開路電壓Uoc，可采用以下幾種方法1)直接測量法。直接用電壓表測量有源一端口網絡1-1'端口的開路電壓，見圖2.3-2電路，結果記入附本表3-2中。（2)間接測量法。又稱補償法，實質上是判斷兩個電位點是否等電位的方法。由于使用儀表和監(jiān)視的方法不同，又分為補償法一、補償法二、補償法三補償法一：用發(fā)光管判斷等電位的方法，利用對兩個正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀察，進行發(fā)光管兩端是否接近等電位的判斷?？勺孕性O計電路。此種方法直觀、簡單、易行又有趣味，但不夠準確。可與電壓表、毫伏表和電流表配合使用。具體操作方法，留給同學自行考慮選作。補償法二：用電壓表判斷等電位。如圖2.3-3所示，把有源一端口網絡端口的1'與外電路的2'端連成一個等位點；Us兩端外加電壓，起始值小于開路電壓U11'；短接電位器Rw和發(fā)光管D1、D2，這樣可保證外加電壓

Us正端2與有源一端口開路電壓正端1直接相對，然后把電壓表接到1、2兩端后，再進行這兩端的電位比較。經過調節(jié)外加電源Us的輸出電壓，調到1、2兩端所接電壓表指示為零時，即說明1端與2端等電位，再把1、2端斷開后，測外加電源

Us的電壓值，即等于有源一端口網絡的開路電壓Uoc，此值記入附本表3-2中。補償法三:用電流表或檢流計判斷等電位的方法，條件與方法同上，當調到1、2兩端所接電壓表指示為零時，再換電流表或檢流計接到1、2兩端上，見圖2.3-3。微調外加電源Us

的電壓使電流表或檢流計指示為0(注意一般電源電壓調量很小)，再斷開電流表或檢流計后，用電壓表去測外加電源

Us的電壓值，應等于Uoc，此結果對應記入附本表3-2。此方法比用電壓表找等電位的方法更準確，但為了防止被測兩端1、2間電位差過大會損壞電流表，所以一定要在電壓表指示為零后，再把電流表或檢流計換接上。

(二)計算與測量有源一端口網絡的等效電阻Req

(1)計算有源一端口網絡的等效電阻

Req。當一端口網絡內部無源時(把雙刀雙投開關K1合向短路線)，計算有源一端口網絡的等效電阻尺Req。電路參數(shù)見附本表3-1中，把計算結果記入該表中。

(2)測量有源一端口網絡的等效電阻只

Req?？筛鶕?jù)一端口網絡內部是否有源，分別采用如下方法測量：1)開路電壓、短路電流法。當一端口網絡內部有源時(把雙刀雙投開關K1合向電源側)，見圖2.3-2所示，USN

=12V不變，測量有源一端口網絡的開路電壓和短路電流

Isc。把電流表接l-1'端進行短路電流的測量。測前要根據(jù)短路電流的計算選擇量程，并注意電流表極性和實際電流方向，測量結果記入附本表3-3，計算等效電阻Req。2)伏安法。當一端口網絡內部無源時(把雙刀雙投開關Kl合向短路線側)，整個一端口網絡可看成一個電阻，此電阻值大小可通過在一端口網絡的端口外加電壓，測電流的方法得出，見圖2.3-4。具體操作方法是外加電壓接在Us兩端，再把1'2'兩端相連，把發(fā)光管和電位器

Rw

短接，電流表接在1、2兩端，此時一端口網絡等效成一個負載與外加電源

Us構成回路，Us電源電壓從0起調到使電壓表指示為10V時，電流

IS2與電壓值記入附本表3-3，并計算一端口網絡等效電阻

Req=Us/IS2。3)半流法。條件同上，只是在上述電路中再串進一個可調電位器

Rw(去掉Rw短接線)如圖2'3-5所示，外加電源

Us電壓10V不變。當調Rw使電流表指示為伏安法時電流表的指示的一半時，即

I's2＝

Is2/2，此時電位器

Rw的值等于一端口網絡等效電阻Req，斷開電流表和外加電源Us，測Rw值就等于是及Req，結果記入附本表3-3。4)半壓法。半壓法簡單、實用，測試條件同上，見圖2.3-6。把1、2兩端直接相連，外加電源Us＝10V，調Rw使URw＝(1/2)Us時，說明Rw值即等于一端口網絡等效電阻Req，斷開外接電源

Us，再測量

Rw的值，結果記入附本表3-3。5)直接測量法。當一端口網絡內部無源時，如圖2.3-7所示，可用萬用表歐姆檔測量或直流電橋直接測量1-1'兩端電阻

Req

(此種方法只適用于中值、純電阻電路)，測試結果記入附本表3-3中。

(3)驗證戴維南定理，理解等效概念：1)戴維南等效電路外接負載。如圖2.3-8(a)所示，