实验1.2--有源二端网络等效参数测定

实验1.2有源二端网络等效参数的测定4图1.2.1补偿法测量电路实验1.2有源二端网络等效参数的测定一、实验目的（1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对戴维南定理和诺顿定理的理解。（2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。（3）进一步掌握电工仪器仪表的使用方法。二、实验设备及材料通用电学实验台，直流稳压电源，直流电压表、直流电流表（或万用表），电阻和导线一批。三、实验原理1、戴维南定理任何一个有源二端线性网络，都可以用一个理想电压源US和内阻R0的串联电路来表示，其等效电压源的电动势US等于这个有源二端网络的负载开路电压UOC，等效内阻R0为该网络中所有独立电源均置零(理想电压源短路，理想电流源开路)得到的无源网络的等效电阻Req。US和R0称为这个有源二端网络的等效电压源参数。2、诺顿定理任何一个有源二端线性网络，都可以用一个理想电流源IS和内阻R0的并联电路来表示，其等效电源的电流IS等于这个有源二端网络的负载短路电流ISC，等效内阻R0为该网络中所有独立电源均置零后得到的无源网络的等效电阻Req。IS和R0称为这个有源二端网络的等效电流源参数。3、有源二端网络等效参数的测量方法（1）测量有源二端网络的开路电压UOC的方法①直接测量当电压表的内阻远大于网络内阻时，可直接用电压表或万用表的电压档测量。②补偿测量（零示法）补偿测量法适宜测量具有高内阻有源二端网络。其测量原理如图1.2.1所示，用高精度可调稳压电源与被测网络输出进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测二端网络的开路电压。（2）测量有源二端网络的戴维南等效内阻R0的方法①直接测量对于不含受控源的纯电阻性网络，其等效内阻可以将所有独立源置零后，直接用万用表欧姆档进行测量。由于此方法忽略了电源的内阻，故误差比较大。②开路电压-短路电流法测量开路电压UOC和短路电流ISC。其等效内阻为：OC0SCURI。(1-2-1)这种方法适用于UOC较大而且ISC不超过额定值的情况，对含有可控源的网络常用此法。第1章电工（电路）实验5图1.2.3半电压法测量电路③伏安法若二端网络的内阻很低时，不宜测量其短路电流，则可采用伏安法测量。根据有源二端网络的外特性曲线的斜率tanφ（图1.2.2），即为等效内阻值：SCOCOIUIURtan(1-2-2)测量开路电压UOC及电流为额定值IN时的输出电压UN，则内阻为：NNOCIUUR0(1-2-3)④半电压法测量电路如图1.2.3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻即为被测二端网络的等效内阻值。四、实验内容1、戴维南定理的验证（验证性实验）（1）按如图1.2.4(a)所示连接实验电路，其中电路元件的参考值为：US=12V，R1=200Ω，R2=300Ω，R3=300Ω，R4=200Ω，负载电阻RL=240Ω。（2）等效参数的测量①测量输出电流I用直流电流表（毫安表）测量输出电流I，将结果记入表1-2-1。②测量开路电压UOC将负载电阻RL开路，如图1.2.4（b）所示，测量开路电压UOC，将结果记入表1-2-1中。图1.2.4戴维南定理的验证实验电路(a)验证实验电路(b)开路电压测量电路(c)短路电流测量电路(d)等效电阻测量电路实验1.2有源二端网络等效参数的测定6③测量短路电流ISC将负载电阻RL短路，如图1.2.4（c）所示，测量短路电流ISC，将结果记入表1-2-1中。④测量等效电阻Req(R0)将负载电阻RL短路，置US=0，如图1.2.4（d）所示，用万用表电阻档测量等效电阻Req(R0)，将结果记入表1-2-1。⑤根据测量电路对以上测量项目进行理论计算，将计算结果记入表1-2-1中，分析误差并解释比较结果。（3）负载实验在图1.2.4(a)实验电路中，按表1-2-2改变负载RL，用直流电流表（毫安表）测量输出电流I。同时用戴维南定理进行等效后的电路（等效电压源US=2.4V,R0=240Ω）计算输出电流I，将结果记入表1-2-2中，与测量值比较，分析误差并解释比较结果。表1-2-1戴维南等效参数测量数据记录1-2-2负载实验测量数据记录实验注意事项：①测量时应根据计算值预先调整仪表的合适量程，注意仪表的极性及数据表格中“+”、“-”号的记录。②改接线路时，要关掉电源。③电源置零时不能直接将稳压电源两端短接。正确的方法是：移去电压源，在原电压源所接的两端用导线相连短接。2、诺顿定理的验证（综合设计性实验）参照的戴维南定理验证实验，设计诺顿定理的验证实验。要求给出验证实验电路及电路中各元器件的具体参数，列出实验所需要的主要设备和材料，写出实验内容，设计相应的实验数据记录表格，并进行实验验证。五、预习要求1、熟悉实验原理，了解实验内容，完成表格数据记录及相关的理论计算。2、确定综合设计性实验（实验内容2）方案。六、实验报告与思考题1、按实验内容整理记录数据，分析误差并解释原因。2、根据实验数据表格，进行分析、比较、归纳，总结实验结论。3、说明测量有源二端网络等效参数的几种方法，并比较其优缺点。测量项目I/mAUOC/VISC/mAReq/ΩR0=UOC/ISC/Ω测量值计算值相对误差RL/Ω50100150240400备注I测量等效电压源US=2.4VR0=240ΩI计算相对误差U有效值PP673.02UπU≈