戴维南定理和诺顿定理实验报告.doc

1、1戴维南定理和诺顿定理一、实验目的1、掌握有源二端网络代维南等效电路参数的测定方法。2、验证戴维南定理、诺顿定理 和置换定理的正确性。二、原理说明1、任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压 和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端网络）。2、戴维南定理：任何一个线性有源网 络， 总可以用一个理想 电压源与一个电阻的串联支路来等效代替，此电压源的电压 等于该有源二端网络的开路 电压 U0C，其等效内阻 R0 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想 电流源 视为开路）时的等效电阻。 这一串联电路称为该网络的代维南等效电路。3、诺顿定理：任何一个

2、线性有源网络，总可以用一个理想电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流等于该有源二端网络的短路电流 ISC，其等效内阻 R0 定义与戴维南定理的相同。 4、有源二端网络等效参数的测 量方法U0C、 ISC 和 R0 称为有源二端网络的等效电路参数，可由实验测得。（一）开路电压 UOC 的测量方法（1）可直接用电压表测量。（2）零示法测 UOC在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表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 3-1 所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的

3、开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。图 3-1 图 3-2（二）等效电阻 R0 的测量方法（1）开路电压、短路电流法测 R02该方法只实用于内阻较大的二端网络。因当内阻很小时，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，不宜用此法。该测量方法是：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U0C，然后将其 输出端短路，用电流表测其短路电流 ISC，则等效 内阻为 SCOIUR（2）伏安法测 R0用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性如图 3-2 所示。根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻： 。SCOO

4、IUtg(3) 若只有电压表及电阻器，没有电流表测短路电流，或者某些被测网络本身不允许短路，则可在网络两端接入已知阻值为 R 的电阻器，测量该电阻两端电压 UR ，然后按下式计算。UROC)1(0(4) 半电压法测 R0 如图 3-3 所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。图 3-3 图 3-5三、实验设备1、万用表 2、RXDI-1 型电路原理实验箱四、实验内容被测有源二端网络如图 3-4(a)所示。内容一：有源二端网络戴维南等效电路参数的测定3图 3-41、 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc、R 0。按

5、图 3-4(a)接入稳压电源 Us =12V 和恒流源 Is =10mA，不接入 RL。测出 UOC 和 Isc,并计算出 R0，记录于表 1。表 1UOC(V) ISC(mA) RO=Uoc/Isc ()2、负载实验 按图 3-4(a)接入 RL。改变 RL（0-10k ）阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，记录于表 2。表 2U(V)I(mA)3、有源二端网络等效电阻（入端电阻）的直接测量法。见图 3-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（先断开电流源 IS，去掉电压源 US，再将电路中的 C、D 两点间用导线短接），然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档去测定负载 RL 开路时 A、B

6、 两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻 R0，或称网络的入端电阻 Ri。4、用半电压法测量被测网络的等效内阻 R0 ，用零示法测量被测网络的开路电压 Uoc 。电路图及数据表格自拟。内容二：戴维南定理的验证取一只 10K 可调电位器，将其阻值调整到等于按内容一中的步骤 1 所得的等效电阻 R0 值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤 1 时所测得的开路电压 Uoc 值）相串联，电4路如图 3-4(b)所示，仿照内容一中的步骤 2 测其外特性，对戴维南定理进行验证，记录于表 3。表 3U(V)I(mA)内容三：诺顿定理的验证取一只 10K 可调电位器，将其阻值调整到等于按内容一中的步骤 1 所

7、得的等效电阻 R0 值，然后令其与直流恒流源（调到步骤 1 时所测得的短路电流 ISC 值）相并联，电路如图 3-5 所示，仿照内容一中的步骤 2 测其外特性，对诺顿定理进行验证，记录于表 4。表 4U(V)I(mA)五、注意事项 1、测量时应注意电流表量程的更换。 2、电压源置零时不可将稳压源短接。 3、用万用表直接测 R0 时,（1）网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表；（2）欧姆档必须经调零后再进行测量。 4、改接线路时，须先关掉电源。六、实验报告 1、根据内容一的步骤 2 和内容二、内容三所测得的数据，分别绘出曲线，验证戴维南定理、诺顿定理的正确性， 并分析产生误差的原因。 2、根据内容一的步骤 1、3、4 的几种方法测得的 Uoc 、R 0 ，与预先计算的结果进行比较，你能得出什么结论。