電壓源、電流源特性試驗(yàn)

關(guān)于電壓源、電流源特性試驗(yàn)12實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．掌握建立電源模型的方法；

2．掌握電源外特性的測(cè)試方法；

3.

了解電壓源電流源及其伏安特性。

4．加深對(duì)電壓源和電流源特性的理解；

5．研究電源模型等效變換的條件。

預(yù)習(xí)要求

預(yù)習(xí)電源模型的有關(guān)章節(jié)，熟練掌握實(shí)際電壓源與電流源的互換方法。第2頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天3實(shí)驗(yàn)原理一、電壓源理想電壓源具有兩個(gè)基本性質(zhì)：<1>它的電壓是定值。<2>流過理想電壓源的電流不是由電壓源本身決定，而是由與它相接的外電路來確定。理想的電壓源并不存在，但有些實(shí)際電源在一定條件下可近似地看作理想的電壓源。實(shí)際的電源可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)小電阻串聯(lián)的模型來表示．當(dāng)電壓源中有電流流過時(shí),必然在內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降,因此，實(shí)際電壓源的端電壓U可表示為：

U=E-IR0

+-E+-ER0第3頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天4二、電流源理想電流源具有兩個(gè)基本性質(zhì)：〈1〉它的電流是定值，或是一定的時(shí)間函數(shù)?！?〉它的端電壓不是由電流源本身決定，而是由與它相接的外電路來確定。理想的電流源并不存在，但有些實(shí)際電源在一定條件下可近似地看作理想的電流源。如晶體三極管。晶體三極管共基極連接，當(dāng)UBC在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，集電極電流IC近乎恒值，可將其視為理想電流源。實(shí)際的電源可以用一個(gè)理想電流源和一個(gè)電阻并聯(lián)的模型來表示。

ISIRIISU理想電流源ISIR0I’RIU00實(shí)際電流源IS第4頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天5三、電源的等效變換如果兩種電源的參數(shù)滿足：R0=R0’E/R0=Is

則電壓源與電流源可以互相轉(zhuǎn)換，而對(duì)外電路不發(fā)生任何影響。見圖

第5頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟一、測(cè)定直流穩(wěn)壓電源的伏安特性1、一般情況下，晶體穩(wěn)壓電源內(nèi)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻，可將其視為理想電壓源。如好線路，開啟晶體穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)輸出電壓U0等于10伏，調(diào)節(jié)可變電阻RL,測(cè)量的輸出電壓。晶體管穩(wěn)壓源mAVR=200歐RLUU0理想電壓源實(shí)驗(yàn)電路第6頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天72、將一個(gè)51歐電阻與穩(wěn)壓電源串聯(lián)，組成一個(gè)實(shí)際電壓源，如圖。接好電路，啟動(dòng)電源，調(diào)節(jié)輸出電壓U0為10伏。改變電阻RL數(shù)值，測(cè)量相應(yīng)的輸出電壓U。晶體管穩(wěn)壓源R0=51歐U0VmAIU實(shí)際電壓源實(shí)驗(yàn)電路第7頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天8二、測(cè)試電流源的伏安特性1、理想電流源的伏安特性如圖連接好電路。RL=0,接通電源，調(diào)節(jié)電位器，使IC=10mA。調(diào)節(jié)RL，測(cè)定相應(yīng)的電流I.IsmARL等效電路第8頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天92、實(shí)際電流源的伏安特性如圖接好電路。RL=0,接通電源，調(diào)節(jié)電位器，使IC=10mA。這時(shí)對(duì)于RL而言，前面所接的含源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)Is=10mA內(nèi)阻R0=510歐的實(shí)際電流源。調(diào)節(jié)RL，測(cè)定相應(yīng)的電流I.mA510歐RLIs等效電路第9頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天103、電源的等效變換用電壓源——串聯(lián)一個(gè)電阻的模型，代替電流源——并聯(lián)電阻模型。本實(shí)驗(yàn)中，E=IR0=10mA×510?=5.1V，相應(yīng)的電壓源電路如圖2。調(diào)節(jié)RL,測(cè)量相應(yīng)的電流值。第10頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天11實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器晶體管穩(wěn)壓電源一臺(tái)實(shí)驗(yàn)電路板一塊直流毫安表一只萬(wàn)用表一只

思考題1、電壓源和電流源等效變換的條件是什么？所謂‘等效’是對(duì)誰(shuí)而言？2、理想電流源和理想電壓源能否進(jìn)行等效變換？為什么？3、說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負(fù)載下能保持恒值？

答案第11頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天12拓展內(nèi)容研究電源等效變換的條件是方法一：用電壓源——串聯(lián)一個(gè)電阻的模型，代替電流源——并聯(lián)電阻模型。E=IR0=10mA×510?=5.1V，相應(yīng)的電壓源電路如圖2。調(diào)節(jié)RL,測(cè)量相應(yīng)的電流值。方法二：內(nèi)阻R0為標(biāo)稱值，可能與實(shí)際值有出入。因此，先用萬(wàn)用表測(cè)出R0的實(shí)際值，再用方法一的步驟計(jì)算E。相應(yīng)的電壓源電路如圖2。調(diào)節(jié)RL,測(cè)量相應(yīng)的電流值。方法三：測(cè)量實(shí)際電流源的開路輸出電壓Uab，令電壓源的開路電壓即E=Uab。相應(yīng)的電壓源電路如圖2。調(diào)節(jié)RL,測(cè)量相應(yīng)的電流值。方法四：調(diào)節(jié)電路中恒壓源E，令圖2中電流表、萬(wàn)用表的讀數(shù)圖1的數(shù)值相等，記錄E之值，驗(yàn)證等效變換條件的正確性。第12頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天13實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1．

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格繪出電源的五條外特性曲線；

2．從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證電源等效變換的條件；

3．回答思考題。

第13頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天14謝謝第14頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天15晶體管穩(wěn)壓電源第15頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天16直流電流表的使用（1）應(yīng)將直流電流表串聯(lián)在待測(cè)電流的支路中；（2）

接線時(shí)，必須使電流從電流表的“+”端流入，“-”端流出，不得反接；（3）

根據(jù)被測(cè)電流的大小，選擇適當(dāng)?shù)碾娏鞅砹肯?，測(cè)量中盡量使指針偏轉(zhuǎn)在；2/3量限以上。

第16頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天17直流電壓表的使用（1）應(yīng)將直流電壓表并接在待測(cè)電壓的兩端；（2）

電壓表的接線，一般使用表筆，把紅表筆接至電壓表的“+”端，黑表筆接至電壓表的“-”端，測(cè)量時(shí)將紅表筆接至被測(cè)電壓的正極，黑表筆接至負(fù)極；（3）

根據(jù)被測(cè)電壓的大小，選擇適當(dāng)?shù)碾妷罕砹砍蹋瑴y(cè)量中盡量使指針偏轉(zhuǎn)在2/3量程以上。

第17頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天18電路板第18頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天19電阻箱第19頁(yè),共21頁(yè)，2024年2月25日，星期天20思考題的參考答案1、電壓源和電流源等效變換的條件是什么？所謂‘等效’是對(duì)誰(shuí)而言？答：R0=R0’E/R0=Is

其中，R0、R0’為電壓源內(nèi)阻和電流源內(nèi)阻。所謂等效是對(duì)外電路而言的。2、理想電流源和理想電壓源能否進(jìn)行等效變換？為什么？答：不能。因?yàn)槔硐腚妷涸吹膬?nèi)阻為0，利用等效變換條件E/R0=Is

等效電流源的Is為無窮大，不能得到有限值。同理，理想電流源也不能等效為電壓源。