有源二端网络等效参数的测量实验报告.doc

实验3.3 有源二端网络等效参数的测量一、 实验目的（1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路。（2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。（3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法。（4） 了解负载获得最大传输功率的条件。二、 实验仪器1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱三、实验原理1.有源二端网络任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源。2.戴维南等效电路及电路参数戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效电阻RO等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为UOC(US)和RO。UOC0ISCUIAB有源二端网络N外电路外电路NRO+-UOC3.有源二端网络等效电阻RO的测量方法:（1）伏安法测RO用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示。根据外特性曲线求出斜率tg,则电阻为RO=tg=（2）半电压法4.负载获得最大功率的条件下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型,RO可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，RL为可变负载电阻，负载RL上消耗的功率P可由下式表示：当RL=0或RL=时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的RL值代入上式，则可求得不同的P值，其中必有一个RL值，是负载能从电源处获得最大的功率。I+RORL图1根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的RL为自变量，P为应变量，并使,即可求得最大功率传输的条件。即RL=RO当满足RL=RO时，负载从电源获得的最大功率为US这时，称此电路处于“匹配”状态。四、实验步骤及数据（一）伏安法测量戴维南等效电路参数（1）实验电路入图2所示。（2）调节直流稳压电源，使输出电压U1=12V，并保持不变。（3）将负载RL开路，测网络a、b两端的开路电压UOC，记录。（4）将负载RL短路，测该支路短路电流ISC，记录数据。（5）连接负载RL，按表中的要求改变负载RL，测得RL为不同阻值时所对应得Uab和I，记录数据。（6）利用表中数据，画出有源二端网络N伏安特性曲线,利用伏安法求RO.（7）根据开路电压UOC与负载RO得到有源二端网络N的戴维南等效电路。R1R2RLR3I+200200100NUab图2mA短路1002002704706001000开路(V)2.003.103.504.184.605.106.00(mA)20.015.012.59.07.05.00.0由图可得，RO=200，UOC=6VI+UabRLRO=200UOC=6V有源二端网络N的戴维南等效电路图3mA（二）伏安法验证戴维南定理（1）实验电路如图3所示的有源二端网络N的戴维南等效电路，按图接线。（2）调节稳压电源，使输出电压为UOC，串联电阻数值为RO。（3）按表改变RL，测量不同数值RL所对应的Uab、I,记录结果。（4）根据2个表绘出伏安法特性曲线，进行比较验证戴维南定理。最大负载功率条件:(1)根据表2，计算出负载获得的功率P=UabI。（2）根据实验结果，画出P-RL曲线，说明负载获得最大功率的条件。短路1002002704706001000开路RO=2002.003.023.404.204.525.016.0320.115.012.79.07.55.00.040.245.343.1837.833.925.050.0（三）设计一个实验验证诺顿定理1）测量诺顿等效电路参数R1R2RLR3I+200200100NUabmA（1）测量上图所示电路的短路电流I。（2）测量上图所示电路的开路电压U。（3）根据半电压法，调动滑动变阻器，当电压为U的一半时，将RL从电路断开，用万用表测量其阻值，此时RL的阻值就是等效电路RO的阻值。（4）将滑动变阻器RL换为定值电阻RL,改变RL，测得为不同阻值时所对应的和，记录数据，画出伏安特性曲线。（5）根据短路电流I与RO得到有源二端网络N的诺顿等效电路。短路1002002704706001000开路RO= ,I= mA2）伏安法验证诺顿定理I+UabRLRO= I= mA有源二端网络N的诺顿等效电路mA（1）实验电路如上图所示的有源二端网络N的诺顿等效电路。（2）调节恒流源，使其输出电流为I，并联电阻RO。（3）改变RL的电阻，测量测得为不同阻值时所对应的的和，记录数据，画出伏安特性曲线。（4）比较2条伏安特性曲线，验证诺顿定理。短路1002002704706001000开路