有源二端网络等效参数测量实验报告.docx
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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（US）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R
UOC
O
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
A
U
O
I
△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
,RO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可由下式表示
ISC
2
PI2RL
US
RL
RORL
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=RO
I
当满足RL=RO时，负载从电源获得的最大功率为
2
2
US2
+
+
US
US
Pmax
RL
RL
US
RORL
2RL
4RL
RL
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ISC，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1
Uab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UfI,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。
N
R12ΩR2I
+—
mA
1Ω
Uab
R3RL
2Ω
图2
短路
1
2
27
47
6
1
开路
Uab（V）
1
5
18
6
1
I（mA）
2.
1
15
.
有源二端网络N伏安特性曲线
6
5
5
5
4
U
5
3
u
5
2
5
1
.5
2
4
6
8
1
12
14
16
18
2
22
24
26
28
3
32
I
由图可得，RO=2Ω，UOC=6V
有源二端网络N的
I’
戴维南等效电路
图3
+
mA
—
RO=2Ω
Ua’b’
RL
UOC=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Ua’b’、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=Ua’b’I’。
（2）根据实验结果，画出P-RL曲线，说明负载获得最大功率的条件。
短路
1
2
27
47
6
1
开路
RO=2Ω
Ua'b'/V
2
4
2
52
1
3
I'
/mA
2.1
1
17
5
.
P
Ua'b'I'
4.2
43
418
38
39
25
.
伏安特性曲线
7
6
5
U4
u
3
2
1
5
1
15
2
25
3
I
P-RL曲线
5
45
4
35
3
P25P
2
15
1
5
12345678
R
（三）设计一个实验验证诺顿定理
1）测量诺顿等效电路参数
N
R12ΩR2I
+—
mA
1Ω
Uab
R3RL
2Ω
（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，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Uab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
1
2
27
47
6
1
开路
Uab/V
I'/mA
RO=Ω,I=mA
2）伏安法验证诺顿定理
有源二端网络N的
I’
诺顿等效电路
+
mA
—
RO=Ω
’’
RL
Uab
I=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
U
a'b'
’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12274761开路
Ua'b'/V
I''/mA
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