RLC串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)4.2疊加定理與戴維寧定理電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1.加深對疊加定理、戴維寧定理的理解。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.掌握在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)疊加定理和戴維寧定理的分析方法。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

3.掌握在實(shí)驗(yàn)室測試有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電路參數(shù)的方法。

4.了解阻抗匹配及應(yīng)用，掌握最大傳輸功率的條件。

2.畫出圖4-9所示單口網(wǎng)絡(luò)的伏安特性曲線。求出單口網(wǎng)絡(luò)圖4-10所示等效電路的參數(shù)。根據(jù)表格4-5和4-6(可以合2為1)數(shù)據(jù)在同一個坐標(biāo)系中畫出伏安特性曲線。驗(yàn)證戴維寧定理的正確性。圖4-9戴維寧定理

單口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)電路圖4-10戴維寧定理等效電路三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備3.用圖4-9驗(yàn)證最大功率傳輸定理，畫出輸出功率隨負(fù)載變化的曲線，找出傳輸最大功率的條件。完成表4-7記錄。電壓源、電流源、直流元件掛箱、直流數(shù)字電流表、數(shù)字萬用表、導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)中用到的電阻實(shí)驗(yàn)中用到的電位器四、實(shí)驗(yàn)原理有源、線性單口網(wǎng)絡(luò)可以用一個理想電壓源uoc與一個等效電阻Ro相串聯(lián)的等效電路來代替。戴維寧定理：uocRo+_方法二：歐姆表法。獨(dú)立源置零后即電壓源用短路線替代(us=0）,電流源用開路替代(is=0)。直接用萬用表電阻檔測出等效電阻。方法一：開路短路法。用Ro=uoc/isc關(guān)系式計算等效電阻，即測出該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓uoc和短路電流isc，代入式子計算即可。方法三、四、五詳見教材。

實(shí)驗(yàn)室常用的測量等效電阻Ro方法:求等效電路參數(shù)Ro方法，本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室常用測量等效電阻Ro方法一（開路短路法）進(jìn)行測試。用Ro=uoc/isc關(guān)系式計算等效電阻。uocRo+_等效電路先找出等效電路的參數(shù)，然后再分別測量出單口網(wǎng)絡(luò)和它的等效電路的伏安特性，對比兩個特性曲線，即可得到驗(yàn)證結(jié)果。

思路：最大功率傳輸定理：單口網(wǎng)絡(luò)的端口外接負(fù)載電阻RL，當(dāng)負(fù)載RL=Ro(等效電阻)時，負(fù)載電阻可從網(wǎng)絡(luò)中獲得最大功率，且最大功率PLmax=。RL=Ro稱為阻抗匹配。電流源、電壓源量程調(diào)節(jié)旋鈕電壓源打開電源開關(guān),指示燈亮。通過“輸出調(diào)節(jié)”旋鈕，可在輸出端輸出(0.0～30)V連續(xù)可調(diào)的直流電壓，接線時注意極性。該電壓源有兩路輸出，通過琴鍵開關(guān)，選擇UA路輸出或選擇UB路輸出。UA口UB口五、實(shí)驗(yàn)步驟琴鍵開關(guān)電源開關(guān)電流源

打開電流源開關(guān)，指示燈亮。調(diào)節(jié)“輸出粗調(diào)”量程旋鈕，可在2mA、20mA、200mA三檔進(jìn)行選擇。通過“輸出細(xì)調(diào)”量程旋鈕可在輸出端輸出0.0～200mA連續(xù)可調(diào)的直流電流。接線時注意極性。為什么？調(diào)節(jié)時可先用導(dǎo)線將輸出端短路后再進(jìn)行操作。直流毫安表直流毫安表共有四檔量程。2mA、20mA、當(dāng)被測值超出量程時,儀表將發(fā)出報警信號,此時告警指示燈亮,蜂鳴器鳴叫，接觸器跳開,停止按鈕亮，將供電源切斷。200mA、2000mA。

處理方法:應(yīng)立即按下白色“復(fù)位”按鈕,切斷告警回路。在排除故障后重新啟動控制屏。任務(wù)二：驗(yàn)證戴維南定理詳細(xì)步驟1.電壓源與電流源的設(shè)置。按“開機(jī)操作”程序進(jìn)行操作。開啟電壓源，并將其輸出電壓調(diào)為萬用表直流（DC）示數(shù)為12V，關(guān)閉電壓源。將電流源輸出端短路，然后開啟其電源，并將其輸出調(diào)為10mA，關(guān)閉電流源。2.按圖4-9所示電路聯(lián)接線路。將4.7KΩ電阻接入戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路RL處。

3.開啟電壓源和電流源，將負(fù)載RL可調(diào)電阻短路（用一根導(dǎo)線將電阻兩端短接)，測得RL短路電流Isc和電壓U(≈0)，記錄于表4-5中。

4.斷開負(fù)載RL的一端，即使得RL=∞，測得負(fù)載開路電壓Uoc和電流I(≈0)，記錄于表4-5中。Ro值保留小數(shù)點(diǎn)后一位（實(shí)驗(yàn)裝置決定）

將測得的該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC和短路電流ISC，代入式子Ro=進(jìn)行計算,并填入表4-5中。

IscUoc

將測得的開路電壓UOC和計算出的等效電阻RO這兩個參數(shù)填入圖4-10所示等效電路中。

5.將負(fù)載RL調(diào)至最大值(=4.7kΩ)，測出對應(yīng)的U1和I1。在RL=0和RL=4.7kΩ值之間對應(yīng)的電流Isc(或電壓)和I1均勻等差取值填入表4-5中，以該電流(或電壓)為參照（最好以電流為參照，調(diào)節(jié)負(fù)載使電流為整數(shù)方便）通過調(diào)節(jié)RL，測出相對應(yīng)的電壓(或電流)的值，記錄于表4-5中。先不要拆除線路，按課件中任務(wù)三的步驟先做驗(yàn)證最大功率傳輸定理。表4-5單口網(wǎng)絡(luò)伏安特性測試表RL/0////4.7kΩ∞I/mA（實(shí)測值）ISC(I5)(I4)(I3)(I2)(I1)UL/V(實(shí)測值)UOCR0/R0實(shí)測=UOC/ISC=R0理論=誤差計算第一步測短路電流ISC第三步測I1第二步測開路電壓UOC

注：表格中ISC和Uoc及(I1--I5)是實(shí)驗(yàn)過程中要測量的數(shù)據(jù)，同學(xué)們寫報告無需抄已設(shè)置超鏈接

6.拆除原電路線路，再將電壓源調(diào)至萬用表直流檔（DC）示數(shù)為Uoc，十進(jìn)制電阻調(diào)為Ro值，負(fù)載電阻仍用4.7kΩ作為RL,按圖4-10所示電路聯(lián)線。圖4-10等效電路實(shí)驗(yàn)圖注意極性

7.等效電路的伏安特性曲線測試。開啟電壓源。將負(fù)載短路，讀出負(fù)載RL短路電流Isc＇和電壓U(≈0)；斷開負(fù)載RL的一端，即使得RL=∞，測得負(fù)載開路電壓Uoc＇和電流I(≈0)，將負(fù)載RL調(diào)至最大值(=4.7kΩ)，測出對應(yīng)的I1＇。記錄于表格4-6中。RL/0////4.7kΩ∞I/mA（實(shí)測值）ISC＇抄表4-5(I1＇)(I5)(I4)(I3)(I2)UL/V(實(shí)測值)UOC＇與表4-5中的UL/V(實(shí)測值)進(jìn)行絕對誤差計算表4-6單口網(wǎng)絡(luò)等效電路伏安特性測試表

8.將表4-5中的參照電流(或電壓)I2~I5抄入表4-6中。以該電流(或電壓)為參照，通過調(diào)節(jié)RL，測出相對應(yīng)的電壓(或電流)的值，記錄于表4-6中。關(guān)閉電壓源，拆除線路。在同一個坐標(biāo)系里畫出兩個伏安特性曲線。2.按圖4-9聯(lián)線，將十進(jìn)制電阻箱聯(lián)接成計算所得的等效電阻Ro值，替換實(shí)驗(yàn)任務(wù)二中單口網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載端的RL電阻，(即用十進(jìn)制電阻箱的電阻作為負(fù)載RL)

。任務(wù)三：驗(yàn)證最大功率傳輸定理1.按圖4-9設(shè)置電壓源與電流源。比較4-5和表4-6的表格，在參照電流值I2~I5一樣的情況下，對應(yīng)的電壓值是否相同，從而得出戴維寧定理驗(yàn)證結(jié)果。十進(jìn)制電阻箱

3.輸出功率隨負(fù)載變化的曲線的測試。開啟電壓源與電流源。測出流過的電流I值，記錄于表4-7中。再將十進(jìn)制電阻的百位分別逐級調(diào)小和調(diào)大，同時記錄阻值和對應(yīng)的電流I值于表4-7中，分別計算出負(fù)載功率PL。關(guān)閉電壓源與電流源，拆除線路。畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出功率隨負(fù)載變化的曲線。表4-7負(fù)載與功率關(guān)系測試表RL/R0-400R0-300R0-200R0-100R0R0+100R0+200R0+300R0+400I/mA（實(shí)測值）PL/mWPLmax測試完表4-7中的數(shù)據(jù)再回到任務(wù)二中的第6步已設(shè)置超鏈接4.按下紅色“停止”按鈕，紅燈亮，綠燈滅。將鑰匙式總開關(guān)置于“關(guān)”位置，此時紅色按鈕滅。實(shí)驗(yàn)結(jié)束。六、實(shí)驗(yàn)報告要求

1.畫出實(shí)驗(yàn)電路與表格，簡要寫出電路原理和實(shí)驗(yàn)步驟。觀察表格數(shù)據(jù)變化規(guī)律，得出當(dāng)RL=Ro時電路輸出功率最大從而驗(yàn)證了最大功率傳輸定理

3.理論計算圖4-9所示單口網(wǎng)絡(luò)等效電阻R0。

5.分別完成實(shí)驗(yàn)表4-5和表4-6的實(shí)測記錄和計算，并在同一個坐標(biāo)系中畫出它們各自的伏安特性曲線。驗(yàn)證戴維寧定理的正確性。4.將測得的開路電壓Uoc和用開路短路法計算出的等效電阻Ro這兩個參數(shù)填入圖4-10所示等效電路中。并對等效電阻Ro進(jìn)行誤差計算。6.完成輸出功率隨負(fù)載變化的表格4-7實(shí)測記錄和計算，畫出它們關(guān)系的曲線。驗(yàn)證最大功率傳輸定理。七、注意事項(xiàng)

本實(shí)驗(yàn)是直流實(shí)驗(yàn)，接