戴维南定理和诺顿定理的验证──有源二端网络等效参数的测定

戴维南定理和诺顿定理的验证──有源二端网络等效参数的测定

戴维南定理和诺顿定理的验证 ──有源二端网络等效参数的测定

戴维南定理和诺顿定理的验证──有源二端网络等效参数的测定

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。

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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。

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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 Uoc R0= ── Isc 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。

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Uo c

UA ΔUφ

B

ΔI O

I Is c

图3-1

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(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tgφ, 则内阻 △U Uoc R0=tgφ= ──=── 。 △I Isc 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 Uoc-UN 则内阻为 R0=──── 。 IN

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(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。

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(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。

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三、实验设备

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四、实验内容被测有源二端网络如图3-4(a)。

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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 mA表。)

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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。

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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。

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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。