有源二端网络等效参数测量实验报告.docx

1、有源二端网络等效参数测量实验报告实验 3 有源二端网络等效参数的测量一、实验目的1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路。2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法。4） 了解负载获得最大传输功率的条件。二、实验仪器1 台直流稳压电源、 1 块数字万用表、 1 块直流毫安表、电工试验箱三、实验原理有源二端网络任何一个线性含源网络， 如果仅研究其中一个支路的电压和电流， 则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源。戴维南等效电路及电路参数戴维南定理指出 任何一个线性有源二端网络， 总可以用一个电压源与一个电阻的

2、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，其等效电阻 RO等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为 UOC(U S) 和 RO。有N源外RO外二+端电电网路UOC路络-N有源二端网络等效电阻 RO的测量方法 :（1）伏安法测 RUOCO用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示。根据外特性曲线求出斜率tg, 则电阻为AUOI U（2）半电压法B 负载获得最大功率的条件 I下图 1 可视为由一个电源向负载输送电能的模型,R O可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，RL 为可变负载电阻，负载RL上消耗的功率P 可

3、由下式表示I SC2P I2RLU SRLRO RL当 RL= 或 RL=时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的 RL 值代入上式，则可求得不同的 P 值，其中必有一个 RL 值，是负载能从电源处获得最大的功率。根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的RL 为自变量， P 为应变量，并使dP ,dRL即可求得最大功率传输的条件。即RL=ROI当满足 RL=RO时，负载从电源获得的最大功率为22U S2+U SU SPmaxRLRLUSRO RL2RL4RLRL这时，称此电路处于“匹配”状态。四、实验步骤及数据RO（一）伏安法测量戴维南等效电路参数1）实验电路入图 2 所示。2）调节直流稳

4、压电源，使输出电压U1=12V，并保持不变。3）将负载 RL 开路，测网络 a、b 两端的开路电压 UOC，记录。（4）将负载 RL 短路，测该支路短路电流 I SC，记录数据。5）连接负载 RL，按表中的要求改变负载 RL，测得 RL 为不同阻值时所对应得数据。图 1Uab 和 I ，记录（6）利用表中数据，画出有源二端网络 N 伏安特性曲线 U f I , 利用伏安法求 RO.（7）根据开路电压 UOC与负载 RO得到有源二端网络 N 的戴维南等效电路。NR1 2 R2 I+ mA1UabR3 RL2图 2短路12274761开路U ab (V)151861I (mA)2.115.有源二端

5、网络 N伏安特性曲线65554U53u5251.52468112141618222242628332I由图可得， RO=2 ，U OC=6V有源二端网络 N 的I戴维南等效电路图 3+mARO=2U abRLUOC=6V（二）伏安法验证戴维南定理1）实验电路如图 3 所示的有源二端网络 N 的戴维南等效电路，按图接线。2）调节稳压电源，使输出电压为UOC，串联电阻数值为 RO。3）按表改变 RL，测量不同数值 RL 所对应的 Uab、 I , 记录结果。4）根据 2 个表绘出伏安法特性曲线，进行比较验证戴维南定理。最大负载功率条件 :根据表 2，计算出负载获得的功率 P=U abI。（2）根据

6、实验结果，画出 P-RL 曲线，说明负载获得最大功率的条件。短路12274761开路RO=2Uab /V2425213I / mA2.11175.PUab I 4.243418383925.伏安特性曲线765U 4u32151152253IP-RL曲线5454353P 25 P21515 1 2 3 4 5 6 7 8R（三）设计一个实验验证诺顿定理1）测量诺顿等效电路参数NR1 2 R2 I+ mA1U abR3 RL2（1）测量上图所示电路的短路电流 I 。2）测量上图所示电路的开路电压U。3）根据半电压法，调动滑动变阻器，当电压为 U 的一半时，将 RL 从电路断开，用万用表测量其阻值，

7、此时 RL 的阻值就是等效电路 RO的阻值。（4）将滑动变阻器 RL 换为定值电阻 RL, 改变 RL ，测得为不同阻值时所对应的 U ab 和 I ，记录数据，画出伏安特性曲线。（5）根据短路电流O得到有源二端网络N 的诺顿等效电路。I 与 R短路12274761开路U ab /VI / mARO= ,I=mA2）伏安法验证诺顿定理有源二端网络 N 的I诺顿等效电路+mARO=RLU a bI=mA（1）实验电路如上图所示的有源二端网络 N 的诺顿等效电路。（2）调节恒流源，使其输出电流为 I ，并联电阻 RO。（3）改变RL 的电阻，测量测得为不同阻值时所对应的的Uab 和 I ，记录数据，画出伏安特性曲线。（4）比较 2 条伏安特性曲线，验证诺顿定理。短路 1 2 27 47 6 1 开路U a b / VI / m A