验证戴维南定理实验报告.doc

一、实验目的

1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，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、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（或称为含源一端口网络） 。
戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，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（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个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 Is 等于这个有源二端网络的短路电流 ISC，其等效内阻 R0 定义同戴维
南定理。
Uoc（Us）和 R0 或者 ISC（IS）和 R0 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、短路电流法测 R0
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 Uoc，然后再将其输出
端短路，用电流表测其短路电流 Isc，则等效内阻为

如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路
则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。

(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曲线，如图 3-1 所示。根据外特性曲线求出斜
率 tgf，则内阻

图 3-1 也可以先测量开路电压 Uoc， 再测量电流为额定值 IN 时的输出端电压值 UN，则内阻
为

(3) 半电压法测 R0
如图 3-2 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 3-2
(4) 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 3-3 所示。零示法测量原理是用一低阻
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 UOC。

三、仪器设备和选用挂箱

序号
1
234


名称
万用表
稳压、稳流源
实验电路板或直流电路实验、负载
直流电压、电流表


数量
1
111


备注
外购
DG04、05 或 GDS-03
GDS-06A、GDS-07 DG31-2 或 GDS-10

四、实验内容

被测有源二端网络如图 3-4(a)所示。

图 3-4
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc、R0 和诺顿等效电路的 ISC、R0。
按图 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。 （测 UOC 时，不接入直流毫安表。 ）
表 3-1 用开路电压、短路电流法测定 Uoc 和 ISC

Uoc(v) Isc(mA) R0 = Uoc/Isc(Ω)

16.96 31.80 533

2. 负载实验
按图 3-4(a)接入 RL。改变 RL 阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。
表 3-2 测量有源二端网络的外特性

RL（KΩ） 0 1 2 3 4 5 6 7 ¥
U（v） 0 11.08 13.40 14.41 14.97 15.32 15.57 15.76 16.90

I（mA） 31.630 11.090 6.700 4.805 3.744 3.070 2.600 2.257 0
3. 验证戴维南定理
从电阻箱上取得按步骤"1"所得的等效电阻 R0 之值，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 之值）相串联，如图 3-4(b)所示，仿照步骤"2"测其外特性，
对戴氏定理进行验证。
表 3-3 测量戴维南等效电路的外特性

RL（KΩ） 0 1 2 3 4 5 6 7 ¥
U（v） 0 11.27 13.63 14.65 15.22 15.58 15.84 16.02 16.16

I（mA） 32.39 11.280 6.818 4.888 3.811 3.123 2.646 2.296 0

4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤"1"所得的等效电阻 R0 之值，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 之值）相并联，如图 3-5 所示，仿照步骤"2"
测其外特性，对诺顿定理进行验证。