实验六戴维南定理――有源二端网络等效参数的测定（精）

实验六戴维南定理戴维南定理——————有源二端网络等效参数的测定 有源二端网络等效参数的测定 一.实验目的

1.验证戴维宁定理、诺顿定理的正确性,加深对该定理的理解; 2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二.实验原理

1.戴维宁定理和诺顿定理

戴维宁定理指出:任何一个有源二端网络,总可以用一个电压源U S 和一个电阻R S 串

联组成的实际电压源来代替,其中:电压源U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ,内阻R S 等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接,电流源开路后的等效电阻R O 。

诺顿定理指出:任何一个有源二端网络,总可以用一个电流源I S 和一个电阻R S 并联组

成的实际电流源来代替,其中:电流源I S 等于这个有源二端网络的短路短路I SC ,内阻R S 等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接,电流源开路后的等效电阻R O 。

U S 、R S 和I S 、R S 称为有源二端网络的等效参数。 2.有源二端网络等效参数的测量方法 (1开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输 出端的开路电压U OC ,然后再将其输出端短路,测其短路

电流I S C ,且内阻为: SC

OC S I U R =。若有源二端网络的内阻值很低时,则不宜测其短路电 流。 (2伏安法

一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的外特

性曲线,如图6-1所示。开路电压为U OC ,根据外特性曲 线求出斜率tg φ,则内阻为: I

U R ??==φtg S 。另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U OC ,以及 额定电流I N 和对应的输出端额定电压U N ,如图6-1所示,则内阻为:

N

N OC S I U U R ?=。(3半电压法

如图6-2所示,当负载电压为被测网络开路电压U OC 一 半时,负载电阻R L 的大小(由电阻箱的读数确定即为被测 有源二端网络的等效内阻R S 数值。 (4零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时,用电压表进行直接测量会造成较大的误

差,为了消除电压表内阻的影响,往往采用零示测量法,如图6-3所示。零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较,当恒压源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时,电压表的读数将为“0”,然后将电路断开,测量此时恒压源的输出电压U ,即为被测有源二端网络的开路电压。

3.最大功率传输定理

电源向负载供电的电路如图6-2所示,图中R S 为电源内阻,R L 为负载电阻。当电路电流

为I 时,负载R L 得到的功率为: 2

2S L L L S L =+U P I R R R R ??=×????

可见,当电源S U 和S R 确定后,负载得到的功率大小只与负载电阻R L 有关。令L L =0dP dR ,解得:L S =R R 时,负载得到最大功率:2S L Lmax S

=4U P P R =。L S =R R 称为阻抗匹配,即电源的内阻抗与负载阻抗相等时,负载可以得到最大功率。

也就是说,最大功率传输的条件是供电电路必须满足阻抗匹配。负载得到最大功率时电路的功率:

L S =50%P U I η=。三.实验设备

1.直流数字电压表、直流数字毫安表(根据型号的不同,EEL —Ⅰ型为单独的MEL -

06组件,其余型号含在主控制屏上

2.恒压源(在主控制屏上,双路0~30V 可调。 3.恒源流(0~500mA 可调

4.EEL -23组件或EEL —18组件(含固定电阻、电位器、EEL -30组件或EEL -51

组件、EEL —52组件 四.实验内容

被测有源二端网络如图6-4所示.