电压源与电流源的等效变换-4

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实验三电压源与电流源的等效变换一、实验目的1、掌握电源外特性的测试方法。2、验证电压源与电流源等效变换的条件。二、实验原理一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。一个实用的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导Go相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：Is＝Us／Ro，Go＝1/Ro或Us＝IsRo，Ro＝1/Go。如图3-1所示。图3-1三、实验设备序号名称数量备注1稳压、稳流源1DG042实验电路、可变电阻箱1DG05，DG093直流电压、电流表1DG31—2四、实验内容1、测定理想电压源与实际电压源的外特性(1)按图3-2接线。将Us调节为＋12V。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。图3-2图3-3表3-1理想电压源外特性RL（KΩ）∞1.21.00.4U（V）12.0011.9911.9811.9611.9311.9011.86I（mA）0.0089.97511.9214.8719.5723.4629.23注：RL=R1+R2，R1为短路保护电阻，R2为可变电阻箱，实验电路自己连接。(2)按图3-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。表3-2实际电压源外特性RL（KΩ）∞1.21.00.4U（V）12.0010.9210.7210.439.9849.6509.191I（mA）0.0099.10410.6812.9816.5419.0022.622、测定理想电流源与实际电流源的外特性(1)按图3-4接线。Is为直流恒流源，调节其输出为10mA，调节RL，记录两表的读数。图3-4图3-5表3-3理想电流源外特性RL（KΩ）2.01.00.20.10U（V）20.0410.018.0356.0274.0182.0061.0050.004I（mA）10.0210.0210.0210.0210.0210.0210.0210.02注：实验电路自行构建连接。(2)按图3-5接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。表3-4实际电流源外特性RL（KΩ）2.01.00.20.10U（V）6.7205.0194.4643.7542.8591.6660.9090.005I（mA）3.363aaaa5.0325.5766.2467.1488.3239.0689.9553、测定电源等效变换的条件（1）按图3-6（a）线路接线，记录线路中两≈Ua，Ib≈Ia，用直流毫安表测量并确性。（a）(b)图3-6表3-5测定电源等效变换的条件U=9.964（V）U=9.668（V）I=18.75（mA）I=18.75（mA）用直流毫安表测量I=100（mA）代入实验数据，验证I*R=U

实验数据总结：（1）一个电流源和一个电阻的并联可以看作是一个电压源和一个电阻的串联。（2）一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，常将它视为一个理想的电压源，即输出电压不随负载而变化，其伏安特性曲线U=F(I)是一条平行于I轴的直线。

（3）一个实用的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。

（4）一个实用的电压源（电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变化，由于具有一定的内阻