1、戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握有源二端網(wǎng)絡(luò)代維南等效電路參數(shù)的測定方法。2、驗(yàn)證戴維南定理、諾頓定理和置換定理的正確性。3、進(jìn)一步學(xué)習(xí)常用直流儀器儀表的使用方法。二、原理說明1、任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源二端網(wǎng)絡(luò)）。2、戴維南定理：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)理想電壓源與一個(gè)電阻的串聯(lián)支路來等效代替，此電壓源的電壓等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc,其等效內(nèi)阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短路，理想電流源視為開路）時(shí)的等效電阻。這一串聯(lián)電路稱為該網(wǎng)絡(luò)的代維南等效電路。j

2、113、諾頓定理：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)理想電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc,其等效內(nèi)阻Ro定義與戴維南定理的相同。4、有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法Uoc、Isc和Ro稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路參數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)測得。.1./.I-1（一）開路電壓Uoc的測量方法（1）可直接用電壓表測量。（2）零示法測Uoc在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)，用電壓表直接測量會(huì)造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖3-1所示。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有

3、源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開，圖3-1圖3-2穩(wěn)壓電源被測有源網(wǎng)絡(luò)rnRo頁腳內(nèi)容（二）等效電阻Ro的測量方法(1)開路電壓、短路電流法測Ro該方法只實(shí)用于內(nèi)阻較大的二端網(wǎng)絡(luò)。因當(dāng)內(nèi)阻很小時(shí)，若將其輸出端口短路則易損壞其內(nèi)部元件，不宜用此法。該測量方法是：在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc,然后將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc,則等效內(nèi)阻為RO=U2CISC(2)伏安法測Ro用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖3-2所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率.UUOCtg。，則內(nèi)阻：Ro=tge=C。-1ISC(3)若只

4、有電壓表及電阻器，沒有電流表測短路電流，或者某些被測網(wǎng)絡(luò)本身不允許短路，則可在網(wǎng)絡(luò)兩端接入已知阻值為R的電阻器，測量該電阻兩端電壓Ur,然后按下式計(jì)算。Ro=(UocUr)-1)R(4)半電壓法測Ro如圖3-3所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時(shí)，負(fù)載電阻(由電阻箱的讀數(shù)被測有源網(wǎng)絡(luò)在舁廳P名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)宜流穩(wěn)壓電源030V12可調(diào)宜流包流源0500mA13直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0200mA15數(shù)字力用表PVC9801A+1自備16可調(diào)電阻箱099999.9Q1DGJ-057電位器1K/2W1DGJ-058:戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

5、被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖3-4(a)所示。內(nèi)容一：有源二端網(wǎng)絡(luò)戴維南等效電路參數(shù)的測定)(b)圖3-41、用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc、R0。按圖3-4(a)接入穩(wěn)壓電源Us=12V和恒流源Is=10mA,不接入Rl。測出U和Isc,并計(jì)算出Ro,記錄于表1。表1Uoc(V)Isc(mA)_1Ro=Uoc/Isc(Q)17.0932.25342、負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖3-4(a)接入Rlo改變Rl(0-10kC)阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，記錄于表2。表2R(Q)30060090012001500ooU(V)6.168.9910.6311.712.4516.8I(mA)20.21

6、4.811.79.78.203、有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻(入端電阻)的直接測量法。見圖3-4(a)。將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零(先斷開電流源Is,去掉電壓源Us,再將電路中的C、D兩點(diǎn)間用導(dǎo)線短接)，然后用伏安法或直接用萬用表的歐姆檔去測定負(fù)載Rl開路時(shí)A、B兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Ro,或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Rio用此法測得的電阻為:5274、用半電壓法測量被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Ro，用零示法測量被測網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc。電路圖及數(shù)據(jù)表格自擬。表35電阻和開路電壓的測量值電阻R/Q開路電壓U/V52617.08內(nèi)容二：戴維南定理的驗(yàn)證取一只10K可調(diào)電位器，將其阻值調(diào)整到等于按內(nèi)容一

7、中的步驟1所得的等效電阻Ro值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟1時(shí)所測得的開路電壓Uoc值）相串聯(lián)，電路如圖3-4（b）所示，仿照內(nèi)容一中的步驟2測其外特性，對戴維南定理進(jìn)行驗(yàn)證，記錄于表3。表3R(Q)30060090012001500ooU(V)6.199.0710.7411.7412.5116.9I(mA)20.214.911.89.8i8.30內(nèi)容三：諾頓定理的驗(yàn)證取一只10K可調(diào)電位器，將其阻值調(diào)整到等于按內(nèi)容一中的步驟1所得的等效電阻Ro值，然后令其與直流恒流源（調(diào)到步驟1時(shí)所測得的短路電流Isc值）相并聯(lián)，電路如圖3-5所示，仿照內(nèi)容一中的步驟2測其外特性，對諾頓定理進(jìn)行驗(yàn)證，

8、記錄于表4。表4R(Q)30060090012001500ooU(V)I(mA)1五、注意事項(xiàng)1 .測量時(shí)應(yīng)注意電流表量程的更換。2 .實(shí)驗(yàn)步驟“5”中，電壓源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3 .用萬用表直接測Ro時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬用表。其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測量。4 .用零示法測量Uoc時(shí)，應(yīng)先將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至接近于Uoc,再按圖8-3測量。5 .改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1 .在求戴維南或諾頓等效電路時(shí)，作短路試驗(yàn)，測Isc的條件是什么？在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請實(shí)驗(yàn)前對線路8-4（a）預(yù)先作好計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測量時(shí)可準(zhǔn)確地選取電表

9、的量程。答：測Isc的條件是：插入毫安表，短接A、B端。在本實(shí)驗(yàn)中可直接做負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)，測出開路電壓Uoc與短路電流Isc,等效電阻Ro=Uoc/Isc。2 .說明測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓Uoc及等效電阻R0的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答：（1）測開路電壓Uoc的方法優(yōu)缺點(diǎn)比較：零示法測Uoc。優(yōu)點(diǎn)：可以消除電壓表內(nèi)阻的影響；缺點(diǎn)：操作上有難度，難于把握精確度。直接用電壓表測Uoc。優(yōu)點(diǎn)：方便簡單，一目了然；缺點(diǎn)：會(huì)造成較大的誤差。（2）測等效電阻Ro的方法優(yōu)缺點(diǎn)比較：直接用歐姆表測Ro。優(yōu)點(diǎn)：方便簡單，一目了然；缺點(diǎn)：會(huì)造成較大的誤差。開路電壓、短路電流測Ro。優(yōu)點(diǎn)：測量方法簡單，容易操作；缺

10、點(diǎn)：當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小時(shí)，容易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜選用。伏安法測Ro。優(yōu)點(diǎn)：利用伏安特性曲線可以直觀地看出其電壓與電流的關(guān)系；缺點(diǎn)：需作圖，比較繁瑣。半電壓法測Ro.優(yōu)點(diǎn)：方法比較簡單；缺點(diǎn)：難于把握精確度七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 .根據(jù)步驟2、3、4,分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。外特性曲線圖1*有源二端網(wǎng)絡(luò)外特性曲線戴維南等效邨齡卜特性曲線線性（戴維南等效電路外特 性曲線i戰(zhàn)性（有源二靖阿絡(luò)外特性 曲線）l/mA答：誤差主要來源于實(shí)驗(yàn)操作的不當(dāng)，讀數(shù)時(shí)存在差異，實(shí)驗(yàn)儀器本身的不精確等等，這些都是導(dǎo)致誤差的原因2 .根據(jù)步驟1、5、6的幾種方法測得的Uoc

11、與Ro與預(yù)習(xí)時(shí)電路計(jì)算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。答：R0的理論值為(330+510)*10/(330+510+10)+510=520，貝U:由1中測得的R0值的相對誤差為:(534-520)/520*100%=2.6%;由5中測得的R0值的相對誤差為:(527-520)/520*100%=1.35%;由6中測得的R0值的相對誤差為：(526-520)/520*100%=1.15%.U的理論值為12+520*0.01=17.2v,則：由1中測得的U值的相對誤差為：(17.2-17.09)/17.2*100%=0.64%;I由6中測得的U值的相對誤差為：(17.2-17.08)/17.2*100%=0.70%。3 .歸納、