【精品实用】电路实验指导书

0 电路实验指导书 电信系 电路实验所用设备有两种，即：浙江天煌的电路实验系统，方园的实验系统，因此实验指导书分两部分： A、方园， B、天煌。 A 部分： 目 录 实验 1 基本电工仪表的使用与测量误差计算 实验 2 基尔霍夫定律与电位图 实验 3 叠加原理和替代定理 实验 4 戴维南定理与诺顿定理 实验 5 电压源与电流源及其等效转换 实验 6 受控源特性测试 实验 7 荧光灯功率因数提高实验 实验 8 串联谐振电路实验测试 实验 9 一阶电路瞬态响应 实验 10 三相交流电路电压 电流的测量 实验 11 三相电路中有功、无功功率的测量 实验 1 基本电工仪表的使用与测量误差计算 一、实验目的 （ 1）熟悉常用基本电工仪表的使用与注意事项。 （ 2）熟悉电压源、电流源的使用与注意事项。 （ 3）掌握电压 表、电流内电阻的测量方法。 （ 4）熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 二、实验原理 （ 1）实验中经常要测量电路各部分的电压、电流或功率，通常采用各种型式的直读式指示仪表与被测电路作适当联接就可读出被测的量。 电压表在测量电路中某两节点之间的电压时应与该两节点并联连接；电流表在测电路中某一支路中电流时应与该支路串联连接；同样，功率表在测量某一负载中消耗的电功率时，它的电压回路应与负载两端并联，它的电流回路应与负载串联。 为了较准确地测量出电路中实际的电压、电流或功率值，首先必须保证仪表接入电路后不会改变被测电 路的原来状态。 这就要求电压表的内阻无限大；电流表的内阻为零；功率表电压回路内阻为无限大，电流回路的内阻为零。 实际使用的电工仪表一般都不可能满足上述要求，它们都具有一定值的内电阻。因此当 1 仪表接入电路时都会对电路原来状态产生变化，使被测量的读数值与电路原来实际值之间产生测量方法引入的测量误差。 （ 2）上述测量误差的大小与仪表内阻大小密切相关，因此在测量前熟悉所使用的仪表的内电阻对提高测量结果的准确度有重要意义。 电工仪表内阻的表示形式有如下几种： 对于电流表： 1直接标明每个量限的内电阻值。 2间接标明 每个量限指针满度时的电压降，然后根据标度电流值由欧姆定律计算出该量程时的内电阻值。 对于电压表： 1直接标明每个量限的内电阻值。 2间接标明每个量限单位电压时的内电阻值，该量限的总内阻值可根据计算得出。单位电压的内电阻（ /V）有时称电压表的灵敏度。 测量电工仪表的内电阻的方法较多。本实验中测量电流表内阻采用“分流法”，如图 中 A 为被测内阻的电流表， 其内电阻， R 为可调电阻（用 箱）。 在 箱自由接插板上预先接插电阻，也可选用阻值 20 阻或在 或可调电阻（ 箱）， K 为单刀开关（用的钮子开关）。测试时先打开 K，调节电流源（ 箱）输出电流使万用表电流 20的满标值，然后保持电流源输出电流 I 不变并合上开关 K。调节电阻 R 的阻值使电流表的读数是半标值。 这时由于 I= 电流表是某一量程的满标电流值 S= 由于图中两支路并联，所以流过电流相同时两路的电阻值一定相等，即可测得电流表 的内阻 1R R 及 接近万用表 20的内阻为宜 ,R 选用较大电阻，则阻值调节可比单只电阻箱本身更细微平滑。 测量万用表电压档的内电阻也可用“分压法”，如图 示。图中 V 为被测内阻的电压表， R 为可调电阻箱。 固定电阻 ,以接近万用表 20V 档的内阻为宜。测量时先将开关 K 闭合，调节电压源输出电压使被测电压表显示某一量程档的满标值。然后打开 K， R 及 电压源输出电压保持不变，调节 R 使电压表指示值为 ，根据串联电阻回路中电压降与电阻值成正比的原理可知 +压表的灵敏度： S=1（ /V）。 2 - +R 1图 R 1图 - +R （ 2）由于测量仪表存在内阻，所以仪表的测量误差除了仪表本身构造上引起的误差（通常称仪表基本误差）外还必须注意由于仪表内阻不理想而引入的测量误差（一般称方法误差）。如果现在暂不考虑仪表基本误差，以下面的电路来说明方法误差的计算： 图 个电阻 2串联后接至稳压电 源，如调节稳压电源的输出电压为 U，则 的电压应为： 21 U （ 现有一内阻为 电压表与 A、 R11 用电压表测到的 112112（ R 1R 2 . 1 - 3仪表 的读数 显然偏离了实际值离的程度一般与被测电路元件参数和仪表内阻相对大小有关 1相差不在 ,会给测量结果带来极在的误差 . 绝对误差 U=- （ 代入，化简后得：化简后得 U=)()2( 2121222121221 相对误差 e%= %100111 3 为了准确测量出实际电压、电流和功率 ,必须研究下列两方面内容 : 1、 必须测量出仪表本身的内电阻。 2、 必须研究各种减小仪表内阻引入误差的测量方法。 三、 仪表 设备及选用挂箱 名称 数量 备注 稳压、稳流源 (1 常规负载 或直流电路实验 (全智能精密负载 (1 直流电压、电流表 (1 万用表（ 500 型） 1 另购 四、实验任务及步骤 1、电流表内阻测量： 根据分流法实验原理测量出万用表 20流档的内电阻： a. 按图接好实验电路，将万用表置直流毫安表 20（或 直流电流表 20 ）。 b. 断开单刀开关 K，将 可调直流电流源的电流微调旋钮（ 预先必须置零）由零缓慢按顺时针方向调节至输出电流显示 20万用表指针满偏（或 直流电流表显示 20 ，合上开关 K，调节 电阻 R 的阻值，使万用表指针半偏（或显示 10将数据记入表 计算出电流表内阻 2、电压表内阻测量 根据分压法实验原理测出万用表直流电压 20V 档（或 直流电压表 20V 档）内电阻。 将万用表置直流电压 20V 档（或 直流电压表 20V 档），测 20V 档内阻。 好实验电 路。 ，调节 压源输出电压：先调电压粗调旋钮，再调电压微调旋钮（预先必须置零）缓慢按顺时针方向调节至输出电压显示 20V，且万用表指针满偏（或压表显示 20V），即 0V。 开 K，调节 电阻 R 的阻值，使万用表指针半偏（或 压表显示 10V），即 =10V。将数据记入表 以计算出电压表20V 档内阻。 3、电表内阻产生的测量误差 好实验线路，电路中 10 ， 电阻提供。 =10V，由 可调直流电压源输出，调节方法同 2.中 b 的方法。 0V 档（或 压表 20V 档）测 计算出绝对误差和相对误差。 4 五、实验结果 表 流表内阻测量 被测电流表量限 K 打开时电路 闭合时电流 +用表 20V 流电压表 20 V 表 表内阻产生的测量误差 被测电压表量限 电源 电压 U 1 算值测值绝对误差 U=用表 20V 流电压表 20 V 相对误差 U/U 100% 六、注意事项 （ 1）电压源（稳压源）和电流源（稳流源）在 ，输出电压（电流）均可 通过粗调旋钮和细调旋钮控制。输出电压或电流大小可分别通过 方电压表和电流表粗略观察。 （ 2）电压输出端不容许短路使用，如实验中偶然短路会造成保险丝管中熔丝烧断。 （ 3）电流源输出端可长期短路使用，理想电流源不容许断开输出电路否则将会产生过大电压，实际电流源可以开路。 （ 4）电压源和电流源使用前应使输出电压为零，实验时缓慢增加输出：具体的就是电压（电流）调节旋钮置 0，微调旋钮到最左侧。 （ 5）电压表与电路并联使用。电流表与电路串联使用，并且均要防止超量限。 5 实验 2 基尔霍夫定律 与电位图 一、实验目的 （ 1）加深对基尔霍夫定律的理解，用实验数据验证基尔霍夫定律。 （ 2）实验证明电路中电位的相对性，电压的绝对性及了解电路电位图的绘制方法。 （ 3）熟练仪器仪表的使用技术。 二、实验原理 基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一，它阐明了电路整体结构必须遵守的规律，应用极为广泛。 基尔霍夫定律有两条：一是电流定律，另一是电压定律。 （ 1） 基尔霍夫电流定律（简称 ：在任一时刻，流入到电路任一节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和，换句话说就是在任一时刻，流入到电路任一节点的电 流的代数和为零。这一定律实质上是电流连续性的表现。运用这条定律时必须注意电流的方向，如果不知道电流的真实方向时可以先假设每一电流的正方向（也称参考方向），根据参考方向就可写出基尔霍夫的电流定律表达式。例如图 示为电路中某一节点 N，共有五条支路与它相连，五个电流的参考正方向如图，根据基尔霍夫定律就可写出： 2+4+ I=0。显然，这条定律与各支路上接的是什么样的元件无关，不论是线性电路还是非线性电路，它是普遍适用的。 电流定律原是运用于某一节 点的，我们也可以把它推广运用于电路中的任一假设的封闭面，例如图 示封闭面 S 所包围的电路有三条支路与电路其余部份相联接，其电流为2, 2 因为对任一封闭面来说，电流仍然必须是边续的。 图 1 . 3 - 1I 5I 1I 2I 3I 4I 1I 2I 3图 1 . 3 - 2N(2)基尔霍夫电压定律（简称 ：在任一时刻，沿闭合回路电压降的代数和总等于零。把这一定律写出成一般形式即为 U=0，例如在图 示的闭合回路中，电阻两端的电压参考正方向如箭头所示，如果从节点 A 出发，顺时针方向绕行一周又回到 a 点，便可写出： 2+ 显然，基尔霍夫电压定律也是和沿闭合回路上元件的性质无关，因此，不论是线性电路 6 还是非线性电路它是普遍适用的。 (3)一个由电动势和电阻元件构成的闭合回路中，必定存在电流的流动，电流是正电荷在电势作用下沿电路移动的集合表现，并且我们习惯规定正电荷是由高电位点向低电位点移动的。因此，在一个闭合电路中各点都有确定的电位关系。但是，电路中各点的电位高低都只能是相对的，所以我们必须在电路中选定某一点作为比较点（或称参考点），如果设定该点的电位为零，则电路中其余各点的电位就能以该零电位点为准进行计算或测量。 在一 个确定的闭合电路中，各点电位高低虽然相对参考点电位的高低而改变，但任意两点间的电位差（电压）则是绝对的，它不会因参考点电位变动而改变。 根据上述电位与电压的性质，我们就可用一个电压表来测量各点电位与任何两点间的电压，如果电位作纵坐标，电路中各点位置（电阻）作横坐标，将测量到的各点电位在坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线相连接就可得到电路的电位变化图。每段直线即表示两点间电位变化的情形。例如在图 路中，如果选定点 a 为电位参考点，并且将点 a 连接到大地作为零电位点。从 a 点开始顺钟向或逆钟向绕行作图均 可。 图 1 . 3 - 5ab c de 3 R 1 R 2E 1E 2 +E 2 图 1 . 3 - 4U 4图 1 . 3 - 3U 3R 3当然，在电路中选任何点作参考点都可，不同参考点所作电位图形是不同的，但说明电位变化规律则是一样 。 如果以 a 点开始顺时针方向作图则可得图 示电位图。以 a 点置坐标原点自 a 至 3，在横坐标上取 位比例尺得 b 点，因 b 点的电位是 b，作出点 b，因 a=0，所以 b a= b=流方向自 a 至 b， a 点电位应较 b 点电位高，但 a=0,所以 b 是负电位。 线即表示电位在 变化情形。直线的斜率表示电 流的大小。自 b 至 c 为电池，如果内电阻忽略，则 b 至 c 将升高一电位其值等于 C b= C = b+ 直线自 b垂直上升至 c, b c=此类推可作出完整的电位变化图。显见，沿回路一周，终点与起点同为 a 点，可见沿闭合回路一周所有电位升相加的总和必定等于所有电位降相加的总和。 如果把 降低）某一数值，则电路中各点电位也同样升高（或降低）同样的值，但二点间电位差仍然不变。 在电路中可能有二个或多个电位相等的点，如果将这些 点全部用导线连接起来，则连接导线中不会有电流，对整个电路的状态也不会改变。 此外，作电位图或实验测量中必须正确区分电位和电位差的正负，按照惯例以电流方向的电位降为正，电位差 a b 如果为正即表示 果为负即表示 用电压表测量时如果指针正偏转则电表正极电位高于负极。 因此，不论是线性电路还是非线性电路：它是普遍适用的。 7 三、 仪表设备及选取用挂箱 设备名称 数量 备注 稳压、稳流源 直流电路实验 或常规负载 光灯、可变电容 直流电压、电流表 四、实验任务及步骤 按照图 示实验线路验证基尔霍夫两条定律。（此为参考图，实际实验时，电路拓扑图和阻值可自由选择，以验证基尔霍夫定律为最终目地）。 -+E = 1 0 V 可 调 稳 压 电 源图 1 . 3 - 6510 1k R 1330 R 4R 5510 I 5 I 4I 1R 3510 I 3+按图 示的实验线路验证基尔霍夫两条定律。 1、图中 E=10V 为 稳压源输出电压；调节时先调节电压粗调旋钮，再缓慢调节电压微调旋钮，直至电压表指示 10V，实验中电压调节好后保持不变。 2,4, 电阻自行连接而成，或在 由活动区接插元件连接而成。在接线时各条支路都要串联连接一个电流表插口，测量电流时只要把电流表所连接的插头插入即可读数。 2、测量各条支路电流用 的直流电流表，注意电流表量程及各支路电流流向，将测量结果填入表 3、用 的直流电压表测量各支路电压及总电压，记入表 意电压表量程及电压方向。 4、通过实验验证四个节点 a、 b、 c、 d 的 I 是否等于零，验证四个回路 + U 是否等于零。 8 五、实验结果 表 流定律 支路电流 方式 I 2 4 算值 测量值 节点 相加 a b c d I（ 计算值） I（ 测量值） 误差 I 表 压定律 支路电流 方式 计算值 测量值 回路 相加 + U（ 计算值） U（ 测量值） 误差 U 六、实验报告 （ 1）完成实验测试，数据列表。 （ 2）根据基尔霍夫定律及图 电路参数计算出各支路电流及电压。 （ 3）计算结果与实验测量结果进行比较，说明误差原因。 （ 4）作出回路 -E+a 及 +a 的电位图 （ 5）小结对基尔霍夫定律的认识 .。 9 实验 叠加原理和替代定理 一、实验目的 （ 1）通过实验来验证线性电路中的叠加原理以及其适用范围。 （ 2）学习直流仪器仪表的测试方法。 二、内容说明 几个电动势在某线性网络中共同作用时（也可以是 几个电流源共同作用，或电动势和电流源混合共同作用），它们在电路中任一支路产生的电流或在任意两点间的所产生的电压降，等于这些电动势或电流源分别单独作用时，在该部分所产生的电流或电压降的代数和，这一结论称为线性电路的叠加原理。如果网络是非线性的，叠加原理不适用。图 压管），叠加原理不适用，如果将稳压管换成一线性电阻，则可以运用叠加原理。 本实验中，先使电压源和电流源分别单独使用，测量各点间的电压和各支路的电流，然后再使电压源和电流源共同作用，测量各点间的电压和各支路的电流，验 证是否满足叠加原理。 给定任意一个线性电阻电路，其中第 么这条支路就可以用一个具有电压等于 者用一个具有电流等于 代后电路中全部电压和电流均保持原值（电路在改变前后，各支路电压和电流均应是唯一的）。 三、仪表设备及选用挂箱 名称 数量 备注 稳压、稳流源 直流电路实验 或常规负载 流电压、电流表 四、实验内容 图 1 . 4 - 135 4 1 0 0 5 1 0 1 k 5 1 0 = 3 0 m 图 好实验电路 用常规负载 的多功能实验网络上的元件，或 由区接插相应元器件， 不接，接线时稳压、稳流源先应全部置零。 2、调节 的稳流源，使电流源输出为 30在实验中应保持此值不变。再调稳压源，使其输出电压为 10V，在实验中也保持此值不变。 3、将电压、电流源同时接通， E 和 同作用时测得的 ，记入表 10 4、验证叠加原理 按图 好实验电路中 R 用上述步骤中 E 和 同作用时测得的 A、 B 端通过 钮子开关 一根导线及电压源 E 接通。将 的钮子开关断开，这就是电压源单独作用时的接线。测电压源 E 单独作用时，各条支路的电流和电压，注意仪表量限和测量值的符号，所测数据记入表 将钮子开关 开，使 A、 B 端连至短路侧，同时将使 通，再测各支路两端的电压和各支路电流，此时为电流源单独作用的值，也记入表 将电压、电流源同时接通，重复以上测量，数据记入同一表格中。 5、验证非线性元件不适用叠加定理 上图 路的线性电阻 稳压管代替，按步骤 4，重复测量 各支路电流和电压，与替代前的数值进行比较，数据记入表 。 6、验证替代定理 根据步骤 4 中当电流源单独作用时测量出的 ，将支路 代成电压源 复测量各支路电压、电流，与替代前 (电流源单独作用时 )的数值进行比较，数据记入表 五、实验结果 表 证替代定理 项目 条件 S 单独作用 E 和 同作用 表 证叠加原理 项目 条件 单独作用 独作用 E 和 同作用 表 路为稳压二极管时各支路电压及 路电流 项目 条件 单独作用 独作用 同作用 11 表 路用 电压源替代 项目 条件 S 单独作用 路用电压源替代 六、实验报 告 （ 1）根据图 示元件数值计算本实验电路中（步骤 7 的线性电路） 数值，与实验结果进行比较。 （ 2）小结对叠加原理替代定理的认识。 七、思考题 （ 1）与稳流源 接的 510 电阻如果换成 1对电路种各支路电流有何影响？试用实验测试证实。 （ 2）在进行叠加实验时，对不作用的稳压源和稳流源应如何处理？如果它们有内电阻或内电导，则应如何处理？ 八、 注意事项 （ 1）稳流源不应开路，否则它两端正电压会很高。 为安全起见，在断开 ，先用一短线将 接，然后断开 （ 2）稳压源不应短路，否则 电流会过大。 12 实验 戴维南定理、诺顿 定理、互易定律及特勒根定理 一、实验目的 （ 1） 用实验来验证 戴维南定理、 诺顿 定理、互易定律、特勒根定理实验。 （ 2）进一步学习常用直流仪器仪表的使用方法。 二、实验原理 任何一个线性网络，如果只研究其中的一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作一个含源一端口网络。而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一个等效电压源来代替，该电压源的电动势 K，其等效内阻 于这个含源一端口网络中各电源均为零时（电 压源短接，电流源断开）无源一端口网络的入端电阻。这个结论就是 戴维南定理。 如果用等效电流源来 代替 上述线性含源一端口网络，其等效电流 d，其等效内电导等于这个含源一端口网络各电源均为零（电压源短路，电流源开路）时所对应的无源一端口网络的入端电导，这个结论就是 诺顿 定理。 对于一个具有 n 个节点和 b 条支路的电路，设各支路电流和电压取关联参考方向，并令（ i1, , （ u1, 别为 b 条支路的电流和电压，则对任何时间 t,有 bk 0，这个结论就是特勒根定理 1。 对于两个具有 n 个节点和 b 条支路的电路，它们由不同的二端元件所组成，但它们的图完全相同。假设各支路电流和电压取关联参考方向，并分别用（ i1, , （ u1, （ , 21 （ , 21 表示两者的 b 条支路的电流和电压，则对 任何时间 t,有 bk kk ， bk kk ，这个结论就是特勒根定理 2。 对一个仅含线性电阻的电路，在单一激励的情况下，当激励和响应互换位置时，将不改变同一激励的所产生的响应。这个结论就是互易定律。 三、仪器设备和选用挂箱 名称 数量 备注 万用表 1 外购 稳压、稳流源 直流电路实验 （或用常规负载 全智能精密负载 荧光灯、可变电容 直 流电压、电流表 四、实验任务及步骤 1、测出含源一端口网络的端电压 端电流 绘出它的外特性曲线 f（ a、按 a)图接好实验电路； (用 的多功能实验网络中元件 )，负载电阻 R 用可变电阻。 b、调节 直流电流源，使其输出电流为 15调直流电压源，使其输出电压为 10V，调节前直流直流源、电压源均应先置零。 c、改变负载电阻 R，对每一 R 值，测出 ，记入表 别注意要测出 13 R=（此时测出的 为 A、 B 端开路电压 R=0（此时测出的电流即为 A、 B 端短路时的短路电流 的电压和电流。作出 f(线。 2、测出无源一端口网络的入端电阻 a、将图 a)除源：即将电流源 路，将电压源 将负载电阻 R 开路。 b、用万用表电阻档测 A、 B 两点间电阻 为有源一端口网络所对应的无源一端口网络的入端电阻，也就是此有源一端口网络所对应等效电压源的内电阻 3、 验证戴 维南定理 a、 调节 电阻使其等于 然后将 压电源输出电 压调至等于有源一端口网络的开路电压 b)所示等效电压源，负载电阻 R 仍用用 b、 改变负载电阻 R 的值（与表 R 值一一对应，便于比较），重复测出 与步骤 1中所测得的值比较， 验证 戴维南定理。 ( a ) 原 电 路510I S =302+-+( b ) 等 效 电 路(c) I S= E/R = 1/R 图 AB=f（ R（ ） 0 V） 表 AB=f（ R（ ） 0 V） 4验证诺顿 定理 调节 出电流等于本实验 1 中步骤 C 中 R=0 时短路电流，将此电流源与一等效电导 (本实验 2 中无源一端口网络的入端电阻 )并联后组成的实际电流源图 14 C )所示接上负载电阻 R，重复本实验 1 中步骤 C 的测量，将测量数据记入表 与步骤 1 中数据进行比较，看看用等效电压源 代替原有源一端口网络与用等效电流源与用等效电流源代替同一有源一端口网络对外部电路的作用是否等效。为便于比较，本实验中电阻 R 的变化最好与步骤 1 中一一对应相等。 表 （ ） 0 V） 5、验证特勒根定理 a、按 a）及 b）图接好实验电路；各电阻可用 的多功能实验网络中的电阻，为了便于测量各支路的电流，需将电流插孔（ ）串入电路中。 b、调节 直流电流源，使其输出电流为 15调直流电压源，使其输出电压为 10V，调节前直流直流源、电压源均应先置零。 c、分别用 直流电压表测出 (a)图中 C,D,E,路的电压、用 直 流 电 流 表 测 出 电 流 ， 并 将 数 据 记 入 表 (a) ， 以 及 (b) 图中C,D,E,路的电压、电流，并将数据记入表 (b)。 d、根据测量出的数据，计算 算结果是否为零，从而验证特勒根定理。 表 a) 支路 C D E 压（ 电流（ 表 b) 支路 C D E 压（ 电流（ 图 1 . 5 - 2 ( a )R 34 5S I S 图 1 . 5 - 2 ( b )R 34S S 15 6、验证互易定理 a、按 a)及 b)图接好实验电路；电路中电阻可用 的多功能实验网络中电阻。 b、调节 直流电流源，使其输出电压为 10V。（调节前直流直流 源、电压源均应先置零）。 c、分别测出 (a)图中 路的电流 及 (b)图中 路的电流 d、根据测量出的数据，比较 而验证互易定理。 34 5S 34 5S . 5 - 3 ( a ) 图 1 . 5 - 3 ( b )五、实验报告 （ 1）根据实验测得的 据，分别绘出曲线，验证它们的等效性，并分析误差产生的原因。 （ 2）根据步骤 1 所测得的开路电压 d，计算有源二端网络的等效内阻与步骤 a 中所测得的 行比较。 六、思考题 试说明几种一端口网络等效电阻的测量方法，并定性分析它们的优缺点。 16 实验 电压源与电流源及其等效转换 以及最大功率传输的条件 一、实验目的 （ 1）了解理想电流源与理想电压源的外特性。 （ 2）验证电压源与电流源互相进行等效转换的条件以及负载获得最大功率传输的条件。 二、 实验原理 (1) 在电工理论中，理想电源除理想电压源这外，还有另一种电源，即理想电流源。理想电流源在接上负载后，当负载电阻变化时，该电源供出的电流能维持不变，理想电压源接上负载后，当负载变化时其输出电压保持不变，它们的电路图符号及其特性见图 ( a ) 理 想 电 流 源O( b ) 理 想 电 压 源E S 图 对的理想电源是不存在的，但有一些电源其外特性与理想电源极为接近，在电子技术中，通常采用的晶体管电流源与电压源就是其中的一例，因为用电子学的方法，可以使晶体管电压源的串联等效内阻极小，一般为 10下，晶体管电流源并联等效内电导也极小，一般 10以下。因此，可以近似地将其视为理想电源。 (2)一个实际电源，就其外部特性而言，即可以看成是电压源，又可以看成是电流源。 电流源用一个理想电流源 一电导 联的组合来表示，电压源用一个理想电压源 一电阻 联组合来表示，见图 图 框内部分是一个实际的电压源与一个实际的电流源，它们向同样大小的负载供出同样大小的电流 I，而电源的端电压 U 也相等，那么这个电压源和电流源是等效的，即电压源与其等效电流源有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源相互进行等效转换的条件为： s/(3)一个实际的电压源或电流源，不但它们可以互相等效转换，而且也能进行串联、并联或混联，电压源串联时其等效电压 源的电势为各电压源电势的代数和，其等效内阻为各电压源内阻之和， 17 方向时为正，反之为负。 多个电流源并联时，其等效电流源的电激流为各电流源电激流的代数和，其等效内电导为各电流源内电导之和，即 之为负。 （ 4）在实际问题中，有时需要研究负载在什么条件下能获得最大功率。这类问题可以归结为一个一端口向负载输送功率的问题。根据戴维南定理，最终可以简化为图 示的电路来进行研究，图中 为等效电源的电压相量（即一端口的开路电压相量） 1+2+ 根据上述的等效电路，负载吸收的功率为： P= 22122122从上式可以看出，获得最大功率的 条件要允许改变哪些参数而定。 一般来讲， 1 和 不变的，若 能随意改变，此时获得最大功率的条件是： 图 1 . 7 2+-（ 2） 2=0 2421212221)()(2)( =0 )(2)( 212221 =0 可得： 1 11* 这一条件称为最佳匹配，此时的最大功率为： P=1242 ， 、仪表设备及所选 用组件 名称 设备 备注 稳压、稳流源 直流电路实验 或 规负载 全智能精密负载 直流电压、电流表 18 四、实验内容及步骤 1、测量理想电流源的外特性 当负载电阻在一定的范围内变化时（注意必须使电流源两端的电压不超出额定值），电流基本不变，即可将其视为理想电流源。 （ 的电阻）接至稳压、稳流源 (直流电流源 )的输出端上，串联接入直流电流表，并联接入直流电压表，即接成图 实验电路。 =0(电阻 )，调节 直流电流源，使其输出电流 I=50出此时电流源的端电压 U 和输出电流 I 记入表 c 改变电阻箱电阻 R，每改变 R 值记下 U 和 I，但应使 20V，可得至理想电流源的外特性。 2、测量理想电压源的外特性 当外接负载电阻在一定范围内变化时，电源输出电压基本不变，可将其视为理想电压源。线，电阻箱 R 的值先放到 R= 可调直流电压 源输出电压 10V，测此时电压源端电压 U 和输出电流 I，记入表 改变一 R 值记下 U 和 I，将此数据一一记入表 ，即可得到理想电压源的外特性。 V . 7 - 5电压源 . 7 - 62 3、验证实际电压源与电流源等效转换的条件 中，已测得理想电流源的电流 0在其输出端 2 和 2间并联一电阻 )例如 1从而构成一实际电流源，将此 电流源接至负载电阻箱 R，并在电路中串联接入直流毫安表，并联接入直流电压表， 即构成如图 示实验电路。 的电阻值，每改变一个 R 值，记下相应的端电压 U 和输出电流 I，且计算出电阻 R 上的功率 P 记入表 ，即可测出该实际电流源的外特性。 电压源的输出电压调至 串接一个电阻成如图 示的实际电压源，再将该电压源接至负载电阻箱 R，串联接入测量用直流电流表和并联接入直流电压表，即构成图 示实验电路。 ，对应每一 R 值记下端电压和输出电流的值，且计算出 R 上的功率 P，记 入表 可测出实际电压源的外特性。 在测量上述实际电压源和实际电流源外特性中，在实验中我们可以取两种情况下的负载电阻箱 R 的值一一对应相等，这样便于比较，看一看当 R 值相同时，两种情况下是否具有相同的电压与电流。并观察实际电压源中电阻 R 上的功率最大时， R 与 压源内阻 )是否相等。实际电流源中电阻 R 上的功率 P=124大时， R 与 1/流源电导 是否相等。 19 从而验证了最大功率传输的条件。 . 7 - 8 E s 由 电 压 源 输 出 基 值 E S =I S R 0E . 7 - 7r 0 验结果 表 想电流源外特性 电阻 R（ ） 0 电流 I（ 电压 U(V) 表 想电压外特性 电阻 R（ ） +1000 0 电压 U(V) 电流 I（ 表 际电流源外特性 电流源 电流 I（ 0 电压 U(V) 电阻 R（ ） P= 表 际电压源外特性 电压源 电流 I（ 0 电压 U(V) 电阻 R（ ） P= 六、预习要求 明确了解理想电源的概念及其外特性，掌握实际电压源，电流源相互转换的条件。 七、总结报告 1、绘出所测电流源及电压源的外特性曲线。 2、通过实验搞清楚理想电压源和理想电流源能否等效互换。 3、从实验结果，验证电压源和电流源是否等效。 4、验证负载获得最大功率的条件。 20 实验 受控源特性测试 一、实验目的 （ 1）熟悉四种受控电源的基本特性 （ 2）掌握受控源转移参数的测试方法 （） 了解受控源在电路中的应用 二、内容说明 电源可分为独立电源（如干电池，发电机等）与非独立电源（或称受控源）两种，受控源在网络分析中已经成为一个与电阻、电感、电容等无源元件同样经常遇到的电路元件。 受控源与独立电源不同，独立电源的电动势或电流是某一固定数值或某一时间函数，不随电路其余部分的状态而改变，且理想独立电压源的电压不随其输出电流而改变，理想独立电流源的 电流不随其端电压而改变。独立电源作为电路的输入，它代表了外界对电路的作用。受控电源的电动势或电流则随网络中另一支路的电流或电压而变化，受控源又与无源元件不同，无源元件的电压和它自身的电流有一定的函数关系，而受控源的电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。 当受控源的电压（或电流）与控制元件的电压（或电流）成正比变化时，该受控源是线性的。理想受控源的控制支路中只有一个独立变量（电压或电流），另一个独立变量等于零，即从输入口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻 ，因而 ）就是说控 制支路只有一个独立变量电流 用，另一个独立变量 ；或者是开路（即输入电导 ），因而输入电流 ，只有输入电压 独作用。从出口看