电工实验三戴维南定理和有源二端网络的研究.doc

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1、电工实验—06戴维南定理验证和有源二端口网络的研究一．实验目的1．用实验方法验证戴维南定理2．掌握有源二端口网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法的特点3．证实有源二端口网络输出最大功率的条件二．实验原理与说明1．戴维南定理一个含独立电源，受控源和线性电阻的二端口网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此二端口网络的开路电压，其等效内阻是二端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二端口网络的输入电阻（或称等效电阻）如图6-1所示。Ia线性有源二端口网络a+++负载负载U

2、sUOCU－URi－－bb图6-1戴维南等效电路线性有源二端口网络线性有源二端口网络a+UOCRi－b图6-2有源二端口网络的开路电压和入端等效电阻a被测网络VUOCb图6-3直接测量1．开路电压的测定方法（1）直接测量法当有源二端口网络的入端等效电阻与万用表电压档的内阻相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压。如图6-3所示。（2）补偿法当有源二端口网络的入端电阻较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。图6-4中虚线框内为补偿电路，为另一个直流电压源，可变电阻器接成分压

3、器使用，G为检流计。当需要测量网络、两端的开路电压时，将补偿电路、端分别与、两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压。由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。被测网络++G+VRPUs’－－－图6-4补偿法测量开路电压2．入端等效电阻的测定方法（1）外加电源法将有源二端口网络内部的独立电压源Us处短接，独立电流源Is处开路，被测网络成为无独立源的二端口网络，然后在端口上加一给定的电源电压，测量流入网络的电流I，如图

4、6-5所示。入端等效电阻：若被测网络内部去掉独立源后，仅由电阻元件组成，可直接用万用表的电阻档去测出入端效等电阻。实际上网络内部的独立电源都具有一定的内阻，它并能与电源本身分开。在去掉独立电源的同时，其内阻也被去掉，这将影响测量的准确性，因此这种测量方法仅适用于独立电压源内阻很小和独立电流源内阻很大的情况。aIa线性有源二端口网络AAA线性无源二端口网络+ISCAAA－bb图6-5外加电源法测量入端等效电阻图6-6测定短路电流的电路（1）开路短路法分别测量有源二端口网络的开路电压和短路电流，则图6-6为测量有源二端口网络短路电流

5、的电路。这种方法简便，但对于不允许直接短路的二端口网络是不能采用的。（2）半偏法先测出有源二端口网络的开路电压，再按图6-7接线，为电阻箱的电阻，调节，使其两端电压为开路电压的一半，即=，此时的数值即等于。这种方法克服了前两种方法的局限性，在实际测量中被广泛采用。线性有源二端口网络a+UsI－Rib图6-7半偏法测入端等效电阻图6-8负载从给定电源获得功率电路2．最大功率传输定理如前所述，一个实际电源或一个线性源二端口网络，不管它内部具体电路如何，都可以等效化简为理想电压源Us和一个电阻的串联支路。当负载与电源内阻相等时，负载可

6、获得最大功率，即电路的效率为：×100%=50%这种情况称为“匹配”，在“匹配”情况下，负载的两端电压仅为电源电动势一半，传输效率为50%。一．实验设备名称数量型号1．三相空气开关1块301210012．双路可调直流电源1块301210463．直流电压电流表1块301110474．电阻10只10W*251W*1100W*3150W*2220W*1330W*15．短接桥和连接导线若干P8-1和501486．实验用9孔插件方板1块297mm×300mm二．实验步骤1．测量有源二端口网络的开路电压和入端等效电阻按图6-9的有源二端口网

7、络接法，取Us=10V，R1=150W，R2=R3=100W，参照实验原理与说明，自已选定测量开路电压和入端等效电阻的方法，将测量结果记录下来。=_______________；=_______________；=_______________；150W100WAA+R1R2+Ri+UsUOC10V100WR3－U－－BB图6-9有源二端口网络实验线路图6-10戴维南等效电源电路2．测定有源二端口网络的外特性在图6-9有源二端口网络的、端上，依次按表6-1中各的值取电阻作为负载电阻，测量相应的端电压U和电流I，记入表6-1中。3

8、．测定戴维南等效电源的外特性按图6-10接线，图中和为图6-9中有源二端口网络的开路电压和等效电阻，从直流稳压电源取得，从电阻中取一个近似的得到。在、端接上另一电阻作为负载电阻，分别取表6-1中所列的各值，测量相应的端电压U和电流I，记入表6-1中。表6-1有源