《电压源与电流源等效变》实验指导书（模板）

1、实验六电压源与电流源等效变换一、实验目的掌握电压源和电流源进行等效变换的条件。二、实验内容.测定理想电压源外特性、测定实际电压源外特性。.测定理想电流源外特性、测定实际电流源外特性。.测定电源等效变换条件。三、实验仪器序号名称型号规格数量备注1可调直流稳压源030V1主板2直流数字电压表1自配3直流毫安表1主板4电压等效变换实验线路板1电路基础实验（三）或电 路基础实验（四）或电路基础实验（六）四、实验原理一个实际的电源，就其外部特性而言，可以看成一个电压源，也可以看成是一个电流源。由 于实际电压源存在一定的内电阻飞，在正常（或称线性）工作区域内，随着输出电流的增加，输出 电压大致按线性规律下

2、降。当电流增大超过额定值后，电压可能会急剧下降直至为零，此时电压 源工作在非正常区。在正常工作区域内，其端口特性方程U=Us-Rsh可以等效为戴维南电路，如 图6.1 （a）所示。十+u ）凡 H 方或Ts Rs（a）电压源形式（b）电流源形式图6.1电源等效变换图同理，实际电流源存在一定的内电导Gs，在正常工作区域内，随着输出电压的增加，输出电 流大致按线性规律下降。当电压增大超过额定值后，电流可能会急剧下降直至为零，此时电流 源工作在非正常区。在正常工作区域内，其端口特征方程U,可以等效为诺顿电路，如图6.1 (b)所示。设有一个电压源和一个电流源分别与相同的外电阻连接，只要满足以下关系：

3、h=Us/Rs , Rs=l/Gs，就有/=/,U=U，由此可见，两种电源形式对于外电路是完全等效的，因此两种电压 源可以互相替换而对外电路没有任何影响。利用电源等效变换条件，可以很方便地把一个串联内 阻为Rs的电压源Us变换成一个并联内阻为Rs的电流源Us/Rs，反之，也可以很容易地把一个电 流源变换成一个等效的电压源。电压源和电流源对外电路而言，相互间是等效的；但对电源内部讲，是不等效的。但是理想 电压源和理想电流源本身之间没有等效的关系。因为对理想电压源(%=0)讲，其短路电流/s为 无穷大，对理想电流源(火尸co)讲，其开路电压儿为无穷大，都不能得到有限的数值，故两者 之间不存在等效变

4、换的条件。五、实验考前须知1.在测试电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值；在改变负载时，不容许负载短路。 测试电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值；在改变负载时，不容许负载开路。2换接线路时，必须先关闭电源开关。3.直流仪表的接入应注意极性与量程。六、实验内容与步骤.测定理想电压源、实际电压源外特性按图6.2 (a)接线，Ux为6V直流稳压电源，视为理想电压源，Rl为可调电阻，调节取电 阻值，记录电压表和电流表读数，填入表6.1中。按图6,2 (b)接线，虚线框可模拟为一个实际的 电压源，Us=6V, Rs=150C, &=1KQ,调节&值，记录两表读数。填入表6.2中。(a)(b)图

5、6.2测定电压源的外特性.测定理想电流源、实际电流源外特性按图6.3接线，4为直流电流源，视为理想电流源，调节其输出为A=5mA, G=l/R,令R、分 别为150。和与&=1KQ,调节&值(用电阻箱作为负载)，记录这两种情况下的电压表和电流表 的读数。填入表6.3和表6.4中。图6.3测定电流源的外特性表6.1理想电压源外特性实验数据Ri.（Q）2003004005008001000COU (V)/ (mA)表6.2实际电压源外特性实验数据& (C)2003004005008001000coU (V)/ (mA)表6.3理想电流源外转F性实验数据（&=oc）Rl（C）020040050060

6、08001000U (V)I (mA)表6.4实际上目流源外特性实验数据（&=150Q）Rl (q)02(X)4(X)5(X)6(X)80()1000U (V)I (mA).测定电源等效变换条件图6.4电源等效变换实验电路按图6.4线路接线，（a）、（b）线路负载电阻&阻值相同，首先读取6.4 （a）线路两表的读 数，然后调节6.4 （b）线路中恒流源A，令两表的读数与6.4 （a）的读数相等，记录4之值。验证 等效变换条件的正确性。七、实验报告要求.根据实验数据绘制出电源的四条外特性，并总结、归纳各电源的特性。.从实验结果，验证电源等效变换条件。.回答实验思考题。八、思考题.分析理想电压源和实际电压源输出端发生短路时，对电源有何影响。.电压