电工学试验1戴维南定理

青 岛 滨 海 学 院 教 师 教 案 课课 题题 教教 学学 目目 的的 要要 求求 教教 学学 重重 点点 教教 学学 难难 点点 戴维南定理（有源二端网络等效参数的测定） 1．验证戴维南定理的正确性。 2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法 需需 2 2 课时课时 利用实验的手段验证戴维南定理的正确性 教案编写日期教案编写日期 测量有源二端网络等效参数的一般方法 年年月月日日 教教学学内内容容与与教教学学过过程程 一、 实验前准备实验所用仪器、实验报告、板书实验内容 二、 组织实验课堂 1. 根据实验人数合理分组 2. 学生签名（签到表轮流签名） 3.讲解本次实验方法、要求 三、实验指导 主要讲解实验目的、实验原理、实验步骤及其实验的注意事项等； 提示与补充提示与补充 青 岛 滨 海 学 院 教 师 教 案 1． 任何一个线性含源网络， 如果仅研究其中一条支路的电压和电流， 则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网 络） 。戴维南定理指出任何一个线性有源二端网络，总可以用一个等效 电压源来代替， 该电压源的电动势Es 等于这个有源二端网络的开路电压 UOC，其内阻 R0等于该网络中所有 U 独立源都置零（理想电压源短路， Uoc A 理想电流源开路）时，从开口两端 U 看进去的等效电阻 R0。UOC和 R0 B U I I 0 称为有源二端网络的等效参数。 Isc 图 4.1 有源二端网络的外特性 2．有源二端网络等效参数的 测量方法 （1）开路电压法、短路电流法（二端网络内阻很低时，不宜采用此法） 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压 UOC，然后再用电流表直接接到输出端测其短路电流Isc，则内阻 Ro 为 U OC R 0  I SC （2）伏安法 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图 4.1 所示。根据外特 UU OC性曲线求出斜率 tg，则内阻 R0为R 0  tg，伏安法主要 II SC 测量开路电压及电流为额定值 IN时 I 被 的输出端电压 UN，则内阻为 测Ro U OC U N 有 R 0  V 源 I N RL _ E网 络 _ 3半电压法 如图 2 所示，当负载电压为被测网 四、实验原理四、实验原理 图 4.2 半电压测量法 络 开路电压一半时，负载电阻RL即为被测有源二端网络的等效内阻值。 青 岛 滨 海 学 院 教 师 教 案 （4）零示法（适用于高内阻的有源二端网络） 在测量具有高内阻有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，采用零示测量法， 如图 4.3 所示。 稳 压 电 源 _ 被 测Ro 有 源 E网 _ 络 _ V 图 4.3 零示测量法原理用一低内阻稳压电源于被测有源二端网络 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， 电压表的读数将为“0” ，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电 压，即为被测有源二端网络的开路电压UOC。 五、实验内容预习要求，在实验报告本上完成以下内容五、实验内容预习要求，在实验报告本上完成以下内容 1．写出本实验用到的仪器、设备及型号； 2．画出实验电路接线图及数据表格； 3．写出本实验要测量哪些数据，并写出实验流程（先测什么后测 什么） ； 4．根据图 4-4（b） ，计算开路电压 Uoc 及等效内阻 R0（写出主 要计算公式和 过程） 。 5．写出有源二端网络等效参数有哪些测量方法，各自优缺点是什 六、实验内容及步骤六、实验内容及步骤 1．按图4-4（b）用“半电压法”测定有源二端网络的等效参数UOC 和 R0。 青 岛 滨 海 学 院 教 师 教 案 1）将实验箱中12V 电压源用导线接到有源二段网络的V1 处（注意 V1 的正负极性） ； A A Uoc I 50 Ro RL B B 图 4-4（b）图 4-4（c） 2）将 DM-441B 调至 DC20V 档， 测出有源二端网络AB 开口两端的 电压 UOC_______V； 3）将有源二端网络左边的1KΩ 多圈电位器 RL按图 4-4（b）接入电 路，调节 RL，使电压表读数 U0.5UOC； 4）将 RL两端从电路中断开，将 DM-441B 调至欧姆档（2KΩ 档） ， 测出 RL两端电阻值即为 R0________。 2．有源二端网络外特性测试 接入不同负载，并测出A、B 两端电压 UAB和流过负载的电流 I。 将图 4-4（b）中的 RL换成阻值不同的电阻，位于实验箱下方，如图4-4 （a）所示，按表 4-1，依次接入阻值，不同的电阻（不同阻值的电阻通 过串联得到） ，并进行相关数据的测量。 表 4-1有源二端网络外特性测试 RLΩ UAB（V） I（mA） 30100200300510750 3．验证戴维南定理 用一个等效电压源替代步骤 2 中的有源二端网络，按表 4.2 重复同 样的实验，如果前后两次数据相同则戴式定理得以验证。 1）将步骤 14）中调好的 RL作为等效电压源的内阻； 青 岛 滨 海 学 院 教 师 教 案 2） 将直流稳压电源面板上左边那组可调直流电源输出电压调到步骤1-2） 步中测得的开路电压 UOC之值； 3）将步骤 1-3）步中的多圈电位器和直流稳压电源按图 4-4（c）所示连 接，仿照步骤 2 按表 3-2 要求测其外特性。 表 4.2 RLΩ30100200300510750 UAB（V） I（mA）