含源二端网络的输出特性与等效参数的测定实验报告.doc

. . . .中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：电工电子学实验名称：含源二端网络的输出特性及等效参数的测定实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名： 学 号： 年级专业层次： 学习中心： 提交时间： 2013 年 6 月 12 日一、实验目的1通过实验加深对戴维宁定理和等效变换概念的理解。2学会线性有源二端网络的输出特性及等效参数的测量方法。二、实验原理任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端口网络）。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US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短路，电流源开路）后的等效电阻R0。Uoc（Us）和R0称为有源二端网络的等效参数。1 外特性及其测量方法含源二端网络的两个输出端上的电压和电流关系称为输出特性或外特性。它可通过在网络输出端接一个可变电阻RL作负载，给电阻RL取不同数值时测出电压和电流而得到。对线性二端网络，此特性为一直线，如图2所示。 对应于A点，I = 0，U = Uoc（此电压称为开路电压），相当于RL时。 对应于B点，U = 0，I = Isc（此电流称为短路电流），相当于RL= 0时。 2对于线性含源二端网络，可以用实验方法测出网络的开路电压，而网络除源后的等效电阻Ro，可以用以下方法测定。 （1） 开路电压、短路电流法测R0 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Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。（2）伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3所示。 根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻 也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为（3）半电压法测R0 如图3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。图3（4）零示法测UOC在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表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4所示。图4三、实验设备1. 直流电路基本定律及分析实验板 2. 可调直流稳压电源3. 电压表 4.电流表 5.电阻器四、实验内容及步骤1测量电压，使直流稳压电源输出10V电压。 2按下图5含源电路连接电路；接通电源，测量数据；填入表格1。 图5 含源电路连接电路3重新调节电源，使等效电路的电源电压等于含源时开路电压。 4按下图6等效电路连接线路；接通电源，测量数据；填入数据表格1。 图6 戴维宁等效电路 表1 实验数据表格R 0100200400600800 含源 电路 U（V） I (mA)等效 电路 U（V） I (mA)五、实验数据及分析表1 实验实测数据R 0100200400600800 含源 电路 U（V） 0.081.332.273.314.034.557.14I (mA)15.6112.8510.808.476.895.740等效 电路 U（V） 0.111.442.243.324.034.537.14I (mA)15.4912.5610.808.426.855.760从表中可以看出：一个线性有源二端网络，可以用一个电压源US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短路，电流源开路）后的等效，验证了戴维宁定理。六、实验结论1、含源二端线性网络可以使用一个实际的电压源模型代替。2、等效电压源的电压是：含源网络负载开路时的开路电压。3、等效电压源内阻为：含源网络除源后，端口开路电阻。七、思考题1、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。？2、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？答：1、对于线性含源二端网络，可以用实验方法测出网络的开路电压，而网络除源后的等效电阻Ro，可以用以下方法测定。 （1） 开路电压、短路电流法测R0 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Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。（2）伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3所示。 根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻 也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为（3）半电压法测R0 如图3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。图3（4）零示法测UOC在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表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4所示。图42、开路电压可以直接用V表直接量出来；然后接一个负载电阻，再量端口电压，该电压除以该电阻得电流，用该电流去除两次电压测量的差值，得等效内阻，于是，开路电压除以等效内阻得短路电流。开路电压和短路电流可以直接用电压表和电流表测得，在以下两种情况下不能直接测量开路电压和短路电流：当有源二端网络的内阻很小时，不宜测其电流，容易损坏电流表；当内阻很大时，若用电压表直接测电压，会引起很大的测量误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法。1. 若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。2. 若不是心宽似海，哪有人生风平浪静。在纷杂的尘世里，为自己留下一片纯静的心灵空间，不管是潮起潮落，也不管是阴晴圆缺，你都可以免去浮躁，义无反顾，勇往直前，轻松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些时间，总会看清一些事。用一些事情，总会看清一些人。有时候觉得自己像个神经病。既纠结了自己，又打扰了别人。努力过后，才知道许多事情，坚持坚持，就过来了。4