实验五电压源与电流源的等效变换

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1、实验五　电压源与电流源的等效变换一、实验目的　　1.掌握电源外特性的测试方法。2.验证电压源与电流源等效变换的条件。二、原理说明　　1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。　　一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。2.一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻

2、值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。3.一个实际的电源，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，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导go相并联的给合来表示。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻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。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：电压源变换为电流源：Is＝Us／Ro，go＝

3、1/Ro电流源变换为电压源：Us＝IsRo，Ro＝1/go如图5-1所示。图5-1三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V12可调直流恒流源0~500mA13直流数字电压表0~300V14直流数字毫安表0~500mA15万用表1自备6电阻器120Ω，200Ω300Ω，1KΩEH-117可调电阻箱0~99999.9Ω1EH-11四、实验内容1.测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电压源的外特性(1)利用HE-11上的元件和屏上的电流插座，按图5-2接线。Us为＋12V直流稳压电源。调节电位器R2，令其阻值由大至小

4、变化，记录两表的读数。　　　　　　图5-2　　　　　　　　　图5-3理想电压源：I（mA）101214161820U（V）(2)按图5-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。实际电压源：I（mA）101214161820U（V）2.测定电流源的外特性按图5-4接线，Is为直流恒流源，调节其输出为10mA，令Ro分别为1KΩ和∞（即接入和断开），调节电位器RL（从0至1KΩ），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数，并把测量数据分别添入表格a、b中。图5-4a．理想电流源Ro为∞U（

5、V）0.512345I（mA）b．实际电流源Ro为1KΩU（V）0.512345I（mA）3.测定电源等效变换的条件先按图5-5（a）线路接线，记录线路中两表的读数。然后利用图5-5(a)中右侧的元件和仪表，按图5-5(b)接线。调节恒流源的输出电流IS，使两表的读数与5-5(a)时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性，并将测量数据添入下表。图5-5将图5-5（a）两表读数及图5-5（b）IS值添入下表：U（V）I（mA）Is（mA）五、实验注意事项　　1.在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，测电流源外特性时，不

6、要忘记测短路时的电流值，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，必须关闭电源开关。3.直流仪表的接入应注意极性与量程。六、预习思考题　　1.直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？直流恒流源的输出端为什么不允许开路？2.电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？七、实验报告　　1.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳各类电源的特性。2.从实验结果，验证电源等效变换的条件。3.心得体会及其他。