大学物理实验八 norton定理

实验八 Norton 定理 一、实验目的 1、验证 Norton 定理 2、掌握测试有源单口网络（或称二端网络）等效参数的一般方法 二、实验仪器 1、计算机（PentiumIII 以上 IBM-PC 机或兼容机，256M 以上内存，10G 以上硬盘） 。 2、操作系统 WindowsXP 以上。 三、预习要求 （一）定理内容 诺顿定理(Nortons theorem)：含独立源的线性电阻单口网络 N，就端口特性而言，可以等 效为一个电流源和电阻的并联。电流源的电流等于单口网络从外部短路时的端口电流 isc；电阻 R0 是单口网络内全部独立源为零值时所得网络 N0 的等效电阻。 isc 称为诺顿短路电流，Ro 称为诺顿电阻。电流源 isc 和电阻 Ro 的并联单口，称为单口网 络的诺顿等效电路。当端口电压电流采用关联参考方向时，单口网络的 VCR 方程可表示为 。sciRui0/ 二、定理证明 在单口网络端口上外加电压源 u，根据叠加定理，端口电压可以分为两部分组成。分别求 出外加电压源单独产生的电流 和单口网络内全部独立源产生的电流 ，然后相0/Ri sci 加得到端口电压电流关系式： 。 sci 三、注意事项 2 （1）诺顿定理只对外电路等效，对内电路不等效。也就是说，不可应用该定理求出等效电 源电动势和内阻之后，又返回来求原电路（即有源二端网络内部电路）的电流和功率。 （2）应用诺顿定理进行分析和计算时，如果待求支路后的有源二端网络仍为复杂电路，可 再次运用诺顿定理，直至成为简单电路。 （3）诺顿定理只适用于线性的有源二端网络。如果有源二端网络中含有非线性元件时，则 不能应用诺顿定理求解。 四、实验内容 电路如图 8-1 所示， （1）试用诺顿定理求流过电阻 RL 的电流 I。 （2）RL 阻值变化范围 10 欧姆至 500 欧姆时，试用描点法作出 I 随 RL 变化的关系曲线。 V112 V R1 4 R24 R3 4 RL6 1 2 3 0 1、求短路电流 Isc 和 Norton 等效电阻 R0 V112 V R1 6 R24 R3 621 U1 DC 1e-009 0.000 A+ -3 0 实测项 短路电流 Isc Norton 等效电阻 R0 值 2、用等效电路和原电路分别测试负载电阻 RL 的电流 图 8-2 图 8-1 原电路 3 R0 RL4IS 1 0 U1 DC 1e-009 0.000 A+ -2 3 V112 V R1 6 R24 R3 6 RL4 1 2 0 U1 DC 1e-009 0.000 A+ - 34 实测项 等效电路 原电路 负载 RL 上的电流值 五、更多练习 1、当 RL 取 0，2，4，6，10 ，18，24，42，90，186 欧姆时，用 Norton 定理求 RL 的电压 UL、电流 IL 和 RL 消耗的功率，并填入表中。 R1 24V1 256 V R3 12 R5 6 R216 R48 RL20 2 3 4 1 0 RL（Ohm ） 0 2 4 6 10 18 24 42 90 186 备注 IL（ A） UL（ V） PL（ W） 2、有源网络 N 的端口外特性曲线如图 8-5 所示，求其 Norton 等效电源，即短路电流和 Norton 等效电阻。 图 8-3 等效电路与原电路 图 8-4 图 8-5 4 六、作业 1、电路如图 8-6 所示，用诺顿定理求开关 J 闭合和打开两种情形下 RL 两端的电压，并用 仿真电路验证。 I11 A R11k R2 2k J1 Key = Space 12 0 2、电路如图 8-7 所示，用 Norton 定理求 RL 为多大时，它吸收的