戴维南定理及叠加定理

实验二戴维南定理及叠加定理一、实验目的：1、验证叠加原理及戴维南定理。2、学习有源二端网络等效内阻及开路电压的测量方法。二、实验设备1、直流稳压电源1台2、直流数字电压表1个3、直流数字毫安表1个4、DG05挂件1个叠加、戴维南定理实验电路板三、实验原理1、叠加原理：在线性电路中，任一支路的电流或电压都是电路中各个独立电源分别单独作用于电路时，在该支路中所产生的电流或电压的代数和。2、戴维南定理：任何一个线性有源二端网络对外电路的作用都可以用一个电压源，即E和RO的串联组合来等效代替，其中，E等于有源二端网络两端间的开路电压UOC，RO等于该二端网络中所有独立电源不作用（即无源二端网络）时的入端电阻。有源UOCab无源R0aba有源二端网络bRLbRLR0aE四、实验内容I1+_+_510Ω510ΩR1R2R36VE212VE1S1S2S3I3I21K图2-11、验证叠加原理：将稳压电源两路输出分别调为12V及6V后与实验板相联。a、令E1电源单独作用时（将开关S1投向E1侧，开关S2投向短路侧，用直流数字电流表（接电源插头）测量各支路电流，数据记入表2-1。b、令E2电源单独作用时（将开关S1投向短路侧，开关S2投向E2侧）重复上述步骤。c、令E1、E2共同作用时（开关S1和S2分别投向E1和E2侧），重复上述步骤。I1(mA)I2(mA)I3(mA)E1作用E2作用E1、E2作用表2-1验证叠加原理2、戴维南定理的验证：（1）有源二端网络开路电压UOC的测量。直接测量法：当有源二端网络的等效电阻R0与电压表内阻R1相比可以忽略时，直接用电压表测量开路电压，本实验中（见图2-1），我们将R3=510Ω电阻视为负载RL，RL以外的部分为待测有源二端网络，其两个输出端为a、b，用数字电压表测a、b间的电压即为开路电压UOC记下所测数据。（2）有源二端网络等效内阻R0的测量；a、方法一：开路短路法，将S1、S2倒向外侧，S3断开，测有源二端网络的开路电压UOC，而后将毫安表跨接在a、b之间。则有源二端网络通过毫安表短接，毫安表的读数即为有源二端网络的短路电流IS，那么，测量电路见图2-2（a），将UOC、IS、RO记入表2-2中。UOCISRO=E1E2b+_S3mA+_R1R2RL图2－2（a）ab、方法二：二次电压测量法，首先测量有源二端网络的开路电压UOC，然后闭合S3，接入负载RL=510Ω。由a、b端测量有源二端网络带负载时的输出电压UL，则等效内阻，测量线路见图2-2（b），将UOC、UL、RO记入表2-2中。E1aE2b+_S3V+_R1R2RL图2－2（b）–1)RLUOCULRO=(c、方法三：伏安法，将有源二端网络中的E1、E2用短路线代替，即S1、S2倒向内侧；S3断开，在ab间外加电压U=6V（由稳压电源供电），串入电流表测量无源二端网络的电流；则等效内阻RO=U/I，测量电路图见图2-2（c），将U、I、RO记入表2-2中。aU=6VbS3+_R1R2RLmAI图2－2（c）方法一方法二方法三UOC=UOC=U=IS=UL=I=RO=U/IUOCISRO=–1)RLUOCULRO=(表2-2有源二端网络等效内阻Ro的测量（3）验证戴维南定理调节稳压电源输出电压等于上述测得的有源二端网络的开路电压UOC，作为戴维南等效电路的电源；戴维南等效电路的内阻即前述所测RO，显见RO实际上就是R1//R2。因此将稳压电源输出端与R1//R2串联即构成戴维南等效电压源，该等效电压源重新向负载RL=510Ω供电，并测量流过RL的电流IL，与原有源二端网络向RL=510Ω供电时的电流值（见表2-1中，E1、E2同时作用之I3）进行比较，从而验证戴维南定理，电路如图2-3。aUocbS3+_R1R2RLmAIL图2-3验证戴维南定理电路图1、本次实验用万用表测UOC及RO时，应注意要根据测量对象选择万用表的种类旋钮（电压、电阻），以免用错损坏仪表。2、在测短路电流IS时应注意尽可能迅速，因为当RO较小时，而电源容量又不大时，输出端短路时，可能造成电源过载。五、注意事项1、复习课文中“叠加原理”。2、复习课文中“等效电源定理”中的戴维南定理。3、实验前应计算有源二端网络的开路电压UOC及等效内阻RO。4、实验前应计算E1，E2分别单独作用以及共同作用于电路时，各支路电流数值。六、预习要求：1、实验后根据实测数据验证叠加原理及戴维南定理。2、试证明有源二端网络等效内阻七、实验总结：UOCISRO=–1)RL。UOCUL以及RO=(3、讨论：在验证叠加原理时，若电源内阻不能忽略，实验如何进行？4、试比较测RO的三种方法中哪一种最为实用。