戴维宁定理
实验五 戴维宁定理
一、实验目的
1. 验证戴维宁定理的正确性,加深对该定理的理解。 2. 掌握测量二端口网络等效电路参数的一般方法。 二、原理及说明
1、戴维南定理
任何一个线性含源一端口网络,对外部电路而言,总可以用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路来代替,如图5-1所示。理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压U OC ,其电阻等于原网络中所有独立电源为零时入端等效电阻R 0 。
图5-1
2、等效电阻R 0
对于已知的线性含源一端口网络,其入端等效电阻R 0可以从原网络计算得出,也可以通过实验手段测出。下面介绍几种测量方法。
(1)万用表直接测量
将被测有源网络内的所有独立电源置零(电流源开路,电压源短路),然后使用万用表的欧姆档测量负载R L 开路后输出端两点间的电阻,即为等效电阻。
(2)开路电压、短路电流法: 由戴维宁定理和诺顿定理可知:
因此,只要测出含源一端口网络的开路电压U OC 和短路电流I SC ,R 0就可得出,这种方法最简便。但是,对于不允许将外部电路直接短路的网络(例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时),不能采用此法。 (3)伏安法
测出含源一端口网络的开路电压U OC 以后,在端口处接一负载电阻R L ,然后再测出负载电阻的端电压U RL ,因为:
则入端等效电阻为:
三、预习要点
1. 在求戴维宁等效电路时,做短路实验,测I sc 的条件是什么?在本实验中可否直接做负载短路实验?
2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法,并比较其优缺点。 三、实验设备
1. 电路实验箱 2. 万用表 四、实验内容
1. 测量戴维宁电路的等效电阻
测量戴维宁等效电路的等效电阻有多种方法,这里介绍二种方法。
方法一:将被测有源网络内的所有独立电源置零(电压源短路,电流源开路),然后用万用表的欧姆档测量负载开路后的输出端的电阻,此即是被测网络的等效电阻R o 。
测得R o = (Ω)
方法二:用开路电压、短路电流法测戴维宁等效电路的U oc 和I sc ,计算出等效电阻R o 。
则平均值R o = (Ω) 2. 测量线性含源一端口网络的外特性
按图5-2接线,改变电阻R L 值,测量对应的电流和电压值,数据填在表5-1内。
图5-2有源二端口网络 图5-3 戴维宁等效电路
表5-1 线性含源二端口网络的外特性
3、戴维宁等效电路
利用图5-2构成的戴维宁等效电路如图5-3所示。
测量其外特性U=f(I)。改变电阻R L 值,测量对应的电流和电压值,数据填在表5-2中。
表5-2 戴维宁等效电路
五、实验报告
根据实验2和3的测量结果,在同一张座标纸上画出它们的外特性曲线U=f(I),并分析产生误差的原因。