《戴维南定理与诺顿定》实验指导书（模板）

1、实验八戴维南定理与诺顿定理一、实验目的.通过验证戴维南定理与诺顿定理，加深对等效概念的理解。.学习测量有源二端网络的开路电压和等效电阻的方法。二、实验内容.测量开路电压Uoc,短路电流Isc和等效电阻ROo.测量有源二端网络的外特性。.测量等效电压源的外特性；测量等效电流源的外特性。三、实验仪器与元器件序号名称型号规格数量备注1可调直流稳压源。30V1主板2可调直流恒流源。200mA1主板3直流数字电压表1自配4直流数字毫安表1主板5万用电表MF-30或其他1自配6可调电阻10K-100K1主板7戴维南定理实验线路板1电路基础实验（一）四、实验原理.戴维南定理任何一个线性有源二端网络（或称单口

2、网络），对外电路来说，总可以用一个理想电压源和 电阻相串联的有源支路代替，其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压Uoc，其内阻等 于原网络中所有独立电源为零值时入端等效电阻图8.1戴维南等效电路性源端络 线含二网.诺顿定理诺顿定理是戴维南定理的对偶形式，它指出任何一个线性有源二端网络，对外电路而言，总 可以用一个理想电流源和电导并联的有源支路来代替，其电流源的电流等于原网络端口的短路电 流Isc，其电导等于原网络中所有独立电源为零时的入端等效电导Go。应用戴维南定理和诺顿定理时，被变换的二端网络必须是线性的，可以包含独立电源或受控 电源，但是与外部电路之间除直接相联系外，不允许存在任何耦合

3、。图8.2诺顿定理性源端络 线含二网.开路电压Uoc的测量方法一：直接测量法当有源二端网络的等效电阻Ro远小于电压表内阻Rm时，可直接用电压表测量有源二端网络 的开路电压，如图8.3(a)所示。一般电压表内阻并不是很大，最好选用数字电压表，数字电压表的突 出特点就是灵敏度高、输入电阻大。通常其输入电阻在10M欧姆以上，有的高达数百兆欧姆，对 被测电路影响很小，从工程角度来说，用其所得的电压即是有源二端网络的开路电压。方法二：零示法在测量具有高内阻含源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为 了消除电压表内阻的影响，往往采用零示法，如图8.3(b)所示。零示法测量原理是用一

4、低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比拟，当稳压电源的输出 电压Es与有源二端网络的开路电压Uoc相等时，电压表的读数将为零，然后将电路断开，测量 此时稳压源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。标准 稳压 电源零示法性源端络 线含二网a-O性源端络线含二网+Uoc -O(a)直接测量法(b)图8.3开路电压的测量.等效电阻及的测量方法一：直接测量法用数字万用电表的电阻档直接测量，测量时首先让有源二端网络中所有独立电源为零，即 理想电压源用短路线来代替，理想电流源用开路线代替。这时电路变为无源二端网络，用万用电 表欧姆档直接测量a,b间的电阻即可。方法二：加压求流法让有源二端网络中所有

5、独立电源为零，在a,b端施加一直流电压。测量流入二端网络的 电流/,那么等效电阻&以上两种方法适用于电压源内阻很小和电流源内阻很大的场合。方法三：直线延长法当有源二端网络不允许短路时，先测开路电压Uoc，然后测出有源二端网络的负载电阻的电 压和电流。在电压，电流坐标系中标出(Uoc, 0)、(U, h)两点，过两点作直线，与横轴 TOC o 1-5 h z 交点为(0, /sc)，那么h= Uc J 所以0Uoc -U /,方法四：两次求压法测量时先测量一次有源二端网络的开路电压Uoc，然后在a、b端接入一个电阻Rl,再测出电阻&两端的电压Ul,那么等效电阻&= (0_)xRloUl0显见，以

6、上两种测求方法与有源二端网络的内部结构无关，或者说对网络内电路结构可以不 去考虑，这正是戴维南定理和诺顿定理在电路分析与实验测试技术中得到广泛应用的原因所在。五、实验考前须知.测量时，注意仪表量程的更换。切不可用电流表测量电压，以防烧毁电流表。.实验步骤7中，电源置零时，不可将直流稳压源直接短接。.用万用电表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免烧坏万用电表，其次欧姆 档必须调零后再进行测量。六、实验内容与步骤.利用戴维南定理估算开路电压Uoc ；等效电阻R。,短路电流I图8.4戴维南定理实验电路按图8.4的实验电路接线，设5=3 4= 10mA,利用戴维南定理估算开路电压J ,等效 电

7、阻,短路电流及,将计算值填入表8.1中。对使用仪表测量各量时，合理选择量程做到 心中有数。表8.1实验数据表UocR)lsc.测量开路电压Uoc将开关S投向可变电阻箱一侧，负载开路，用电压表测量A、B之间的电压，即为开路电 压填入表8.2中。.测量短路电流Ise和等效电阻Ro将开关S投向短路侧，测量短路电流Isc,利用H尸，儿,可得等效电阻填入表8.2中。表8.2实验数据表V)/晨mA)Uoc/Isc (Q)实测值.测量有源二端网络的外特性将可变电阻Rl （可调电阻箱）接入电路A、B之间，将开关S投向可变电阻箱一侧，测量有 源二端网络的外特性，按表8.3中所列电阻调Rl,记录电压表、电流表读数

8、，填入表8.3中。表8.3有源二端网络外特性测量数据Rl (Q)01002003004501000U (V)I (mA).测量等效电压源的外特性实验线路如图8.5所示，首先将直流稳压电源输出电压调为Us=Uoc,串入等效内阻R。，按步 骤4测量之，将测量结果填入表8.4中。Rin =RqVUs-Uoc1.mA图&5测量等效电压源的外特性表8.4电压源外特性测量数据Rl (C)01002003004501000U (V)I (inA)测量等效电流源的外特性Gq=1/Rq /图8.6测量等效电流源外特性实验线路如图8.6所示，首先将恒流源输出电流调为Is=Isc,并联等效电导Go=URo,按照步 骤4测量之，将测量结果填入表8.5中。表8.5等效电流源外特性测量数据6.测定有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的其他方法Rl (Q)01002003004501000U (V)I (mA)将被测有源二端网络内的所有独立源置零（将电流源/s断开，去掉电压源，并在原电压源 两端所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或直接用万用电表的欧姆档去测A、B 两点之间的电阻，此即为被测网络的等效内阻&或称为网络的入端电阻Ri.七、实验报告要求.根据测量数据，在同一坐标系中绘制等效前后U-I曲线。.将理论值