实验1 戴维宁定理--有源二端网络等效参数的测定
实验一 戴维宁定理——有源二端网络等效参数的测定
一．实验目的
1．验证戴维宁定理、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．实验原理
1．戴维宁定理
戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源U S 和一个电阻R S 串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC , 内阻R S 等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路) 后的等效电阻R O 。
U S 、R S 和I S 、R S 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
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U OC , 然后再将其输出端短路，测其短路电流I S Ｃ，且内阻为：
R S =
U OC
。 I SC
若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。
U U
络的外特性曲线，如图1-1所示。开路电压为U OC ，U N 根据外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻为：
∆U
。 R S =tg φ=∆I
一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U OC ，以及额定电流I N 和对应的输出端额定电压
(2)伏安法
U -U N
U N ，如图1-1所示，则内阻为：R S =OC 。
I N
(3)半电压法
如图1-2所示，当负载电压为被测网络开路电压U OC 一半时，负载电阻R L 的大小（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻R S 数值。
(4)零示法
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电
压时，用电压表进行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1-3所示。零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较，当恒压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，测量此时恒压源的输出电压U ，即为被测有源二端网络的开路电压。
三．实验设备
1．直流数字电压表、直流数字电流表 2．恒压源（双路0～30V 可调。） 3．恒源流（0～200mA 可调）
4．NEEL －11下组件或EEL －51、EEL －52、EEL －53或MEEL —05、MEEL —06
四．实验内容
被测有源二端网络如图1-4所示.
1．图1-4线路接入恒压源U S ＝15V 和恒流源I S ＝9mA 及可变电阻R L 。
测开路电压U OC ：在图1-4电路中，断开负载R L ，用电压表测量开路电压U OC ，将数据记入表1-1中。
测短路电流I S Ｃ：在图1-5电路中，将负载R L 短路，用电流表测量短路电流I S Ｃ，将数据记入表1-1中。
2．负载实验
测量有源二端网络的外特性：在图1-4电路中，改变负载电阻R L 的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表1-2中。并计算有源二端网络的等效参数U S 和R S
3．验证戴维宁定理
(a )
(b )
测量有源二端网络等效电压源的外特性：图1-5(a)电路是图1-4的等效电压源电路，图中，电压源U S 用恒压源的可调稳压输出端，调整到表1-1中的U OC 数值，内阻R S 按表1-1中计算出来的R S （取整）选取固定电阻。然后，用电阻箱改变负载电阻R L 的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表1-3中。
五．实验注意事项
1．测量时，注意电流表量程的更换 2．改接线路时，要关掉电源。
六．预习与思考题
1．如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流，在什么情况下不能直接测量开路电压和短路电流？
2．说明测量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。
七．实验报告要求
1．回答思考题；
2．根据表1-1和表1-2的数据，计算有源二端网络的等效参数U S 和R S ； 3．根据半电压法和零示法测量的数据，计算有源二端网络的等效参数U S 和R S ； 4．实验中用各种方法测得的U OC 和R S 是否相等？试分析其原因；
5．根据表1-2、表1-3和表1-4的数据，绘出有源二端网络和有源二端网络等效电路的
外特性曲线, 验证戴维宁定理和诺顿定理的正确性；
6．说明戴维宁定理和诺顿定理的应用场合。