电路理论实验指导书(1)

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1、实验一电压源与电流源的等效变换与串并联的研究一、实验目的1、掌握建立电源模型的方法；2、掌握电源外特性的测试方法；3、加深对电压源和电流源特性的理解；4、研究电源模型等效变换的条件。二、原理说明1、电压源和电流源电压源具有端电压保持恒定不变，而输出电流的大小由负载决定的特性。其外特性，即端电压U与输出电流I的关系U＝f(I)是一条平行于Ｉ轴的直线。实验中使用的恒压源在规定的电流范围内，具有很小的内阻，可以将它视为一个电压源。电流源具有输出电流保持恒定不变，而端电压的大小由负载决定的特性。其外

2、特性，即输出电流I与端电压U的关系I＝f(U)是一条平行于U轴的直线。实验中使用的恒流源在规定的电流范围内，具有极大的内阻，可以将它视为一个电流源。2、实际电压源和实际电流源实际上任何电源内部都存在电阻，通常称为内阻。因而，实际电压源可以用一个内阻RS和电压源US串联表示，其端电压U随输出电流I增大而降低。在实验中，可以用一个小阻值的电阻与恒压源相串联来模拟一个实际电压源。实际电流源是用一个内阻RS和电流源IS并联表示，其输出电流I随端电压U增大而减小。在实验中，可以用一个大阻值的电阻与恒流源相并

3、联来模拟一个实际电流源。3、实际电压源和实际电流源的等效互换一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个电压源Us与一个电阻RS相串联表示；若视为电流源，则可用一个电流源IS与一个电阻RS相并联来表示。若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。实际电压源与实际电流源等效变换的条件为：（1）取实际电压源与实际电流源的内阻均为RS；（2）已知实际电压源的参数为Us和RS，则实际电流源的参

4、数为和RS，若已知实际电流源的参数为Is和RS，则实际电压源的参数为和RS。三、实验设备1、MEL－06组件（含直流数字电压表、直流数字毫安表）2、恒压源（含＋6V，＋12V，0～30V可调）3、恒源流0～500mA可调4、EEL－23组件（含固定电阻、电位器）四、实验内容231、测定电压源（恒压源）与实际电压源的外特性实验电路如图10－1所示，图中的电源US用恒压源中的＋6V输出端，R1取200Ω的固定电阻，R2取470Ω的电位器。调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，将电流表、电压表的读数

5、记入表10－1中。表10－1电压源（恒压源）外特性数据I(mA)U(V)在图10－1电路中，将电压源改成实际电压源，如图10－2所示，图中内阻RS取51Ω的固定电阻，调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，将电流表、电压表的读数记入表10－2中。表10－2实际电压源外特性数据I(mA)U(V)2、测定电流源（恒流源）与实际电流源的外特性按图10－3接线，图中IS为恒流源，调节其输出为5mA（用毫安表测量），R2取470Ω的电位器，在RS分别为1kΩ和∞两种情况下，调节电位器R2，令其阻值由大至小变

6、化，将电流表、电压表的读数记入自拟的数据表格中。3、研究电源等效变换的条件按图10－4电路接线，其中(a)、(b)图中的内阻RS均为51Ω，负载电阻R均为200Ω。在图10－4(a)电路中，US用恒压源中的＋6V输出端，记录电流表、电压表的读数。然后调节图10－4(b)电路中恒流源IS，令两表的读数与图10－4(a)的数值相等，记录IS之值，验证等效变换条件的正确性。4、测定电压源串联的外特性将电压源改成实际电压源串联，只需将图10－2中的Us用两个3V的实际电压源串联代替即可（电压源串联后应

7、保证电压表的读数在6V左右），图中内阻RS取51Ω的固定电阻，调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，将电流表、电压表的读数记入自拟的数据表格中。5、测定电流源并联的外特性请读者自行将第4步中的电压源串联改接成两个电流源并联。注意电流源值、内阻等数值的设计。将电流表、电压表的读数记入自拟的数据表格中五、实验注意事项1、在测电压源外特性时，不要忘记测空载（I＝0）时的电压值；测电流源外特性时，不要忘记测短路（U＝0）时的电流值，注意恒流源负载电压不可超过20伏，负载更不可开路；2、换接线路时，必须关

8、闭电源开关；3、直流仪表的接入应注意极性与量程。23六、预习与思考题1、电压源的输出端为什么不允许短路？电流源的输出端为什么不允许开路？2、说明电压源和电流源的特性，其输出是否在任何负载下能保持恒值？3、实际电压源与实际电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，下降的快慢受哪个参数影响？4、实际电压源与实际电流源等效变换的条件是什么？所谓‘等效’是对谁而言？电压源与电流源能否等效变换？七、实验报告要求1、根据实验数据绘出电源的四条外特性，并总结、归纳两类电源的特性；2、从实验结果