1)实验目的
(2)通过实验来验证电压源与电流源进行等效变换的条件。
2)实验原理
(1)戴维南定理:任何一个线性有源二端网络N,如图2.8(a)所示,对端口外部电路而言,可以用一个电压源与一个电阻的串联组合来等效代替,如图2.8(b)所示,电压源的电压等于该网络N端口a、b处的开路电压U0C,其串联电阻R0等于该网络N中所有独立电源为零时(电压源短路,电流源开路)得到的无源网络a、b两端之间的等效电阻。
(2)诺顿定理:任何一个线性有源二端网络N,如图2.8(a)所示,对端口外部电路而言,可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替,如图2.8(c)所示,电流源的电流等于该网络N端口a、b处的短路电流ISC,其并联电阻R0等于该网络N中所有独立电源为零时(电压源短路,电流源开路)得到的无源网络a、b两端之间的等效电阻。
本实验用图2.9所示线性网络来验证以上两个定理。
图2.8 线性有源二端网络及等效电路
3)实验内容
图2.9 戴维南定理和诺顿定理实验电路图
(1)按图2.9(a)接线,改变负载电阻R,测量出UAB和IR的数值,数据填入表2.5,特别注意要测出R=∞及R=0时的电压和电流。
表2.5 有源二端网络的外特性
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(2)测量无源二端网络的等效电阻
将电流源去掉(开路),电压源去掉(短路),再将负载电阻开路,用伏安法或直接用万用表电阻挡测量A、B两点的电阻RAB,该电阻即为网络的等效电阻。
(3)验证戴维南定理
选用实验台上适当的电阻和电阻箱的电阻,使其等于RAB,然后将稳压电源输出电压调到U0C(步骤(1)时所测得的开路电压),并与RAB串联,如图2.9(b)所示。重复测量UAB和IR的关系曲线,数据填入表2.6,并与步骤(1)所测得的数值进行比较,验证戴维南定理。
表2.6 戴维南定理测量表
(4)验证诺顿定理
用一电流源,其大小为实验步骤(1)中R短路时的电流ISC与一等效电阻RAB并联后组成的实际电流源,接上负载电阻,如图2.9(c),重复步骤(1)的测量,数据填入表2.7,与步骤(1)所测得的数值进行比较,验证诺顿定理。
表2.7 诺顿定理测量表
4)思考题
(1)根据实验测得的UAB及IR数据,在同一坐标系中分别绘出UAB=f(IR)曲线,验证它们的等效性,并分析误差产生的原因。
(2)设有源二端网络是封闭的,对外只伸出两个端钮,并知两个端钮之间不允许短路。试问如何确定该网络的等效电路?
(3)根据步骤(1)所测得的开路电压U0C和短路电流ISC,计算有源二端网络的等效内阻,与步骤(2)所测得的RAB进行比较。
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