实验1电阻网络的等效表示

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1、实验1电阻网络的等效表示一、实验目的　１．熟悉网络参数的测量方法。　２．了解三端网络的几种表示形式。　３．了解电表内阻对测量结果的影响。　４．学习电路故障检测的方法。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二、实验原理⒈线性二端电阻网络的等效电路　　线性二端电阻网络的等效电路由戴维宁定理和诺顿定理给出。　　戴维宁定理指出：线性二端电阻性网络Ａ，已知开路电压为uoc，Ａ内所有独立源置零后的等效电阻为Req，则网络Ａ可以用电压为uoc的电压源和电阻Req的串联电路等效[见图1-1(a)和(b)]。　　诺顿定理指出：线性二端电

2、阻性网络Ａ，已知短路电流为isc，Ａ内所有独立源置零后的等效电阻为Req，则网络Ａ可以用电流为isc的电流源和电阻Req的并联等效[见图1-1(a)和(c)]。　　根据网络等效的概念，对任一网络Ｂ，网络Ａ用戴维宁等效电路或诺顿等效电路替代后，网络Ｂ中的电压电流与原电路相一致。　　应用戴维宁定理和诺顿定理的关健在于正确理解和求出二端网络的开路电压uoc、短路电流isc和等效电阻Req，当uoc和isc不全为零时，这三个量之间存在如下关系式(a)　　　　　　　　　　　　(b)　　　　　　　　　　(c)图1-1戴维宁等效电路和诺顿等效电路　　本实验只讨论直流电路，电压和电流用大写符号U和I表示

3、。为了确定戴维宁等效电路和诺顿等效电路，当含源一端口网络允许开路和短路时，可以直接用电压表和电流表测量开路电压Ｕoc和短路电流Ｉsc，如图1-2所示。这种方法称为开路－短路法。但由于测量仪表内阻的影响，电路实际上并非完全开路和短路。指针式电流表和电压表受准确度的限制，误差范围一般在0.1%～2.5%之间。为了提高测量精度，可用数字电压表（或数字多用表）测量开路电压Ｕoc。在现代数字式仪表中，输入阻抗高达几十兆欧，使用数字仪表可使测量误差降低到0.1%以下。(a)　　　　　　　　　　　(b)图1-2开路电压和短路电流的测量　　当含源一端口网络不允许开路或短路时，在负载端接一可变电阻RL，调

4、节RL（至少取两个值），可绘出网络的电压电流特性，如图1-3（b）所示。若RL已知，图中电流表可不接入。延长特性曲线使其与电压轴和电流轴相交，便可得到开路电压Ｕoc和短路电流Ｉsc的值。(a)　　　　　　　　　　　　(b)图1-3一端口网络电压电流特性的测量2．线性三端电阻网络的等效表示　　图1-4给出了以端子3为参考端的三端网络（设网络内不含独立源），端子1和端子2相对于端子3的电压分别用u1和u2表示，流进端子1和端子2的电流分别用i1和i2表示。三端网络的电压电流关系通常要用两个方程式表示。如果我们任选四个量中的两个当作自变量，而其余两个当作因变量，则共有六种可能的形式：　　　　　

5、　　　　电压控制形式　　　　　　　　　电流控制形式　　　　　　　　　第一种混合形式　　　　　　　　　第二种混合形式　　　　　　　　　第一种传输形式　　　　　　　　　第二种传输形式　　对有些三端网络，六种表示形式不一定全都存在。图1-4三端网络　　现以电压控制形式为例，说明方程中各系数的测量方法。由方程，当u2=0时，即将端子2-3短路，如图1-5(a)所示，此时i1=g11u1，i2=g21u1，故　　可见，g11为端子2-3短路时端子1-3的等效电导；g21为端子2-3短路时的传递电导。类似地，将端子1-3短路，如图1-5(b)所示，有　　其中，g22为端子1-3短路时端子2-3的等效

6、电导；g12为端子1-3短路时的传递电导。　　用电压表和电流表测出有关电压和电流后，按以上四个公式可求出各系数。(a)(b)图1-5电压控制形式方程各系数的测量　　当三端网络仅由线性电阻构成时，由互易定理可得g21=g12，不难得到图1-6所示的三端网络的等效电路。其中；；图1-6三端电阻网络的等效电路*3．电路的故障检测　　实验中常常会因为导线断裂，接线错误、元器件的老化和使用时电压、电流或功率超过器件允许的额定值等因素影响电路的正常工作，严重时会烧坏仪表及元器件。初步掌握实验电路故障检测方法是实验的基本技能之一。故障检测的方法根据工作环境、使用仪器的不同，一般有以下几种：　　⑴带电检

7、测（电压表测量法）：在电压较低的交、直流电路实验中，如果发现电路故障，可以用电压表、多用表的电压档，首先查看电源供电是否正常，然后测量电路中有关点的电位或某两点间的电压值是否正常，根据测量结果分析并找出故障部位。　　⑵断电检测（电阻测量法）：当线路电压较高时，例如在三相电路中，如果发现电路故障，应立即切断电源，并用多用表检查器件的好坏、导线的通断、电源是否正常等。　　⑶示波器检测法：用示波器观察电路中相关点电压波形、有关元器件管脚的