戴维南定理验证实验错误结果的分析

戴维南定理验证实验错误结果的分析

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詹新生!

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（徐州工业职业技术学院!徐州!""##$%）

摘要：指出了戴维南定理验证实验存在理论分析和实测结果不相同的问题，分析了问题产生的原因，提出了解决问题的方法。

关键词：戴维南定理；直流稳压电源；顺串；反串

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（"）在有源网络两端允许短路的情况下，可以先测量网络的开路电压!#$和短路电流&"，然后算出内阻%%Q!#$’&（一般采用此种方法）。"

下面对戴维南定理验证实验进行分析。"’#!理论分析计算

电路图如图#所示，先进行理论分析计算，断开%-，求(、)间的开路电压：

!#$Q+R

#"*+

S#%%Q,’+=

#%%R#%%

#!引!言

戴维南定理是电工学中一个重要定理，它指出任何一个线性有源二端网络，对外电路而言，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!"等于有源二端网络的开路电压!#$，其等效内阻%%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。

"!戴维南定理验证实验存在的问题

在进行戴维南定理验证时，求等效电压源的电动势!"，只需测出有源二端网络的开路电压!#$；求等效内阻%%：

（#）当有源二端网络内各电源的内阻可忽略不计时，便可以用短路线代替各电源（或说短路电压源），用欧姆表测量网络两输出端之间的电阻，即为内阻%%；

!!!

短路电压源=#、="，计算出等效内阻%%Q#%%TT#%%Q+%!，此时短电流：

&"Q

!#$,’+

Q%’#)0Q

%%+%

"’"!U:A@363J)进行仿真验证

我们用U:A@363J)进行仿真验证，仿真电路和结果如图"、图-所示，从仿真结果看，结果与理论值一致。

这里仿真用的电压源是理想电压源，而实际所

［收稿日期］"%%(*%+*#+

［作者简介］詹新生（#V)+*），男，讲师，研究方向：电子与通信，从事于电子类专业的教学工作。

万方数据

—,+—

图!"

某一复杂直流电路

图0"$%&’()(*+测量短路电流仿真（实际电压源）

二极管整流、电容滤波、三极管调整以后得到的，图#"$%&’()(*+测量开路电压仿真

（理想电压源）

图,"$%&’()(*+测量短路电流仿真（理想电压源）

用的电压源往往是由交流电经过整流、滤波、稳压以后得到的。用得比较多的是串联型直流稳压电源，如果用这样的电源做实验那结果又如何呢？为说明问题，用串联型稳压电源（-$+.系列集成稳压器）代替理想电压源，见图/和图0所示。本文用$%&’()(*+进行仿真验证，从仿真结果看无论是

开路电压还是短路电流都与理论值都不一致。

图/"$%&’()(*+测量开路电压仿真（实际电压源）

,"实验错误结果的分析

为什么会出现上面的错误结果呢？问题出在电

源上，我们知道串联直流稳压电源是把交流电通过

—.3—

万方数据而二极管和三极管（这里主要是利用1、2间电压的变化进行稳压的）又都是有方向性的，如果电流的流向不对，可能会造成二极管和三极管截止，从而引起电源的不工作，为了进一步说明问题，我们将图/用图3作简单等效，其中4!、4#表示整流管和调整管（都是有方向性的），!"!、!"#取样电路等的等效

电阻。由图3可知，当右边的电源电压大于左边电源电压时，电流由右边流向左边，4!是截止的，也就是说左边的电源是不工作的，所测量开路电压#$%实际上是!"!和!!上电压的代数和，因此所测的结

果是错误的，同理所测的短路电流也是错误的。

图3"实际电压源下的等效图

/"解决办法

从上面的分析我们知道，造成戴维南定理验证实验错误结果的原因是电源，因此解决问题的方法也是从电源出发。

（!）用干电池、蓄电池等代替串联型直流稳压电源；

（#）改变两电源的连接方向，变两电源反串为顺串（电源正负相连接）。改变后的图如图+所示，断开!,，求&、’间的开路电压：

#0

$%5607

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9!885,:0;

（下转第<!页）

（电源正正或负负相连）

!"改进与管理

针对形态学实验室存在的问题，我们对原有的网络线路进行了调整，建立了供本实验室使用的、可控制的内部网通信。

我们对担任中心控制功能的计算机（下称中控机）安装#$%&’(!)))*+,+-和.、/两张网卡，其中/卡与校园网相联（地址固定不变），.卡与实验室相联，设与实验室教师机和学生机相同网段的01地址，在实验室教师机和学生机设相同的网关，并在教师机上增设一个网关。利用#$%&’2**+-,+-!)))的“0%3+-%+3共享”的功能，当中控机的01地址设置与教师机及学生机的网关相同时，实验室所有计算机都可以通过中控机访问互联网；当中控机的01设置为只与教师机的网关相同时，实验室里只有教师机可以通过中控机访问互联网；中控机与教师机及学生机的01始终保持相同的网段，只是网关改变，这样即可以保证学生机对教师机的访问，又可以防止学生机随意访问互联网。同时，为了便于教师在课堂上的教学与通信，我们利用4+356++3$%7中的共享功能，让教师机共享中控机的程

序；用传送文件功能，实现中控机与教师机互送文件，如课件等；用聊天功能，发送即时信息，使中控机与教师机随时保持通信。调整后建立的内部网通信，极大地方便了形态学实验室的整体管理与监控，实现了中控机与实验室教师机和学生机的图像交流、文字交流、共享白板、共享程序、共享文档等，基本解决了教学中所遇到的问题，也满足了不同层次的实验教学要求。

8"结束语

实践表明，教学实验室建立内部网通信对保证教学顺利进行是必要的。内部网通信建立后，中控机随时处于开机状态，监控各种来访的信息，其监控作用的重要性勿庸置疑。因此，中控机如同一道闸门，限制实验室内计算机直接访问互联网，最大限度地避免了“网毒”对计算机的破坏，保证教学正常顺利进行；它像“留言薄”将各实验室输入的信息保留下来，待相关人员作处理；它也像“信访处”，多个实验室可以同时访问中控机的共享文件；它还像一个“中心发言人”，将同一文件同时同屏向多个计算机发送。

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