实训任务1.3电源外特性的测试与分析

1、 主主 编：徐超明编：徐超明 副主编：李副主编：李 珍、姚华青、陈建新珍、姚华青、陈建新 王平康、刘王平康、刘 强强 工作任务： 电流和电压的测量。 电阻器的认识及测量。 电阻元件伏安特性的测试。 电源外特性的测试与分析。 电位的测定与计算 用伏安法测量电功率。 2021-7-11 2 实训实训1-71-7：电压源外特性的测绘：电压源外特性的测绘 1.3.1 1.3.1 电压源电压源 1.3.2 1.3.2 电流源电流源 实训实训1-81-8：电流源外特性的测绘：电流源外特性的测绘 1.3.3 1.3.3 受控源受控源 2021-7-11 3 2021-7-11 4 电压源的端电压与流过的电流

2、的关系称为电压源的端电压与流过的电流的关系称为电压源的外特性电压源的外特性。 实训流程：实训流程： （1 1）根据图所示接线。）根据图所示接线。UsUs为为6V6V的直流稳压电压源，视为理想电压源。的直流稳压电压源，视为理想电压源。 调节调节R R2 2，令其阻值（，令其阻值（R R1 1R R2 2）由大至小变化（从）由大至小变化（从至至200200），记录两表的），记录两表的 读数。读数。 理想电压源外特性测量电路理想电压源外特性测量电路 实际电压源外特性测量电路实际电压源外特性测量电路 2021-7-11 5 实训流程：实训流程： （2 2）根据图）根据图1.241.24接线，虚线框可模

3、拟为一个实际的电压源。调节接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R R2 2，令其，令其 阻值从阻值从至至200200变化，记录两表的读数。变化，记录两表的读数。 理想电压源外特性测量电路理想电压源外特性测量电路 实际电压源外特性测量电路实际电压源外特性测量电路 （3 3）绘制理想电压源和实际电压源的外特性曲线。）绘制理想电压源和实际电压源的外特性曲线。 2021-7-11 6 实训流程：实训流程： U（V） I（mA）0 表表1-13 1-13 理想电压源外特性的测量理想电压源外特性的测量 U（V） I（mA）0 表表1-14 1-14 实际电压源外特性的测量实际电压源外特性的测量 【实

4、验注意事项实验注意事项】 （1 1）在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值。）在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值。 （2 2）换接线路时，必须关闭电源开关。）换接线路时，必须关闭电源开关。 （3 3）直流仪表的接入应注意极性与量程。）直流仪表的接入应注意极性与量程。 2021-7-11 7 电源是向电路提供能量或信号的元件或设备。干电池、电源是向电路提供能量或信号的元件或设备。干电池、 蓄电池、发电机和各种信号源都是常见的电源。电源有两种蓄电池、发电机和各种信号源都是常见的电源。电源有两种 类型，即电压源和电流源。类型，即电压源和电流源。 干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽

5、扣电池蓄电池蓄电池稳压电源稳压电源 各种直流电源各种直流电源 电压源电压源：给外电路提供稳定电压，如各种电池、发电机等。：给外电路提供稳定电压，如各种电池、发电机等。 电流源电流源：给外电路提供稳定电流，如电子电路合成电源。：给外电路提供稳定电流，如电子电路合成电源。 分分 2021-7-11 8 特点：（特点：（1）电压源输出的电压是一个定值）电压源输出的电压是一个定值US或是确定的时或是确定的时 间函数间函数uS（t），它由），它由自身情况决定自身情况决定，与流经它的电流大小，与流经它的电流大小 、方向无关；、方向无关； （2）电压源输出的电流由）电压源输出的电流由它与外接电路的情况它与外

6、接电路的情况共同决定。共同决定。 I US + _ a b Uab 伏安特性伏安特性 i u US 1.1.电压源及其电压源及其VCRVCR RO= 0 时的电压源时的电压源. 或者恒压源或者恒压源 2021-7-11 9 1.1.电压源及其电压源及其VCRVCR I US + _ a b Uab2 R1 R2 2 设设: US=10V 当当R1 、R2 同时接入时：同时接入时： I=10A 例例 当当R1接入时接入时 ： I=5A则：则： 恒压源切忌短路恒压源切忌短路 2021-7-11 10 2.2.实际电压源实际电压源 理想电压源理想电压源US或或uS 串联一个电阻串联一个电阻R0 （1

7、 1）电路模型）电路模型 （2）伏安特性：）伏安特性： 伏安特性：伏安特性： 电压源串上负载电阻电压源串上负载电阻R RL L后电路模型后电路模型 S0 UUIR 2021-7-11 11 2.2.实际电压源实际电压源 特点：特点：1）曲线与曲线与R R0 0有关，有关， R R0 0越大，越大， 曲线斜率越大。曲线斜率越大。 2）有载时，）有载时，U UU US S 3）开路时，开路时，I=0 U=UI=0 U=US S 4）短路时，）短路时，R RL L=0=0， 5）R R0 0=0=0时，时， U=UU=US S ，且与，且与 负载无关，负载无关， 为为理想电压源理想电压源 S S I

8、 R U I 0短路电流短路电流 大，一般大，一般 不允许短不允许短 路路 伏安特性：伏安特性： S0 UUIR 2021-7-11 12 1.1.电流源及其电流源及其VCRVCR 特点：特点： （1）电流源输出的电流是一个定值）电流源输出的电流是一个定值IS或是确定的时或是确定的时 间函数间函数iS（t），与它两端电压的大小、方向无关；），与它两端电压的大小、方向无关； （2）电流源两端电压的大小和极性取决于它及其所连接的）电流源两端电压的大小和极性取决于它及其所连接的 外电路。外电路。 a b I Uab Is i u IS 伏伏 安安 特特 性性 2021-7-11 13 1.1.电流源

9、及其电流源及其VCRVCR 恒流源两端电压由恒流源两端电压由 外电路决定外电路决定 I U IsR 设设: IS=1 A R=10 时，时， U =10 V。 R=1 时，时， U =1 V。则则: 例例 恒流源切忌开路恒流源切忌开路 2021-7-11 14 恒流源举例恒流源举例 Ic Ib Uce bc II 当当 I b 确定后，确定后，I c 就基本确定了。在就基本确定了。在 IC 基本恒定的范基本恒定的范 围内围内 ，I c 可视为恒流源可视为恒流源 (电路元件的抽象电路元件的抽象) 。 晶体三极管晶体三极管 c e b Ib + - Ube + - Uce Ic 2021-7-11

10、 15 2.2.实际电流源实际电流源 （1）电路模型）电路模型 为理想电流源为理想电流源IS并并 上一内阻上一内阻R0 （2）伏安特性）伏安特性 伏安关系伏安关系 S 0 U II R 2021-7-11 16 2.2.实际电流源实际电流源（2）伏安特性）伏安特性 伏安关系伏安关系 特点：特点：1）曲线与）曲线与R0有关，有关，R0越大，曲线斜率越大越大，曲线斜率越大 2）有载时，）有载时，IIS 3）开路时，）开路时，I=0 U=ISR0 4）短路时，）短路时，U=0，I=IS 5）R0=时，时， I=IS ，且与负载无关，为，且与负载无关，为理想电流源理想电流源 电流全部流过内阻电流全部流

11、过内阻R0， 电源内阻把电流源的所电源内阻把电流源的所 有能量消耗掉。一般不有能量消耗掉。一般不 允许开路。允许开路。 S 0 U II R 根据图接线，根据图接线，IS为直流恒流源，视为理想电为直流恒流源，视为理想电 流源。调节其输出为流源。调节其输出为10mA，令，令Ro分别为分别为 1k和和（即接入和断开分别对应于实际（即接入和断开分别对应于实际 电流源和理想电流源），调节电位器电流源和理想电流源），调节电位器RL（ 从从0至至470），测出这两种情况下的电压），测出这两种情况下的电压 表和电流表的读数。表和电流表的读数。 2021-7-11 17 （1 1）自拟数据表格，记录实验数据。

12、）自拟数据表格，记录实验数据。 （2 2）绘制理想电流源和实际电流源的外特性曲线。）绘制理想电流源和实际电流源的外特性曲线。 （3 3）根据理想电流源和实际电流源的外特性曲线总结、归纳电流源）根据理想电流源和实际电流源的外特性曲线总结、归纳电流源 的外特性，并与理论分析进行对比。的外特性，并与理论分析进行对比。 实训流程：实训流程： 注意：测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意：测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值， 注意恒流源负载电压不要超过注意恒流源负载电压不要超过20V20V，负载不要开路。，负载不要开路。 2021-7-11 18 独立源独立源：电压或电流是定值或是时间

13、的函数，与电路其：电压或电流是定值或是时间的函数，与电路其 他地方的电压或电流无关的电源。他地方的电压或电流无关的电源。 受控源受控源：电流或电压值受到电路中其他支路电流或电压：电流或电压值受到电路中其他支路电流或电压 控制的电源。控制的电源。 受控源是四端元件，有两对端钮，分别为输入端钮和输出端钮。受控源是四端元件，有两对端钮，分别为输入端钮和输出端钮。 输入端为输入端为控制端控制端，其输入端的电压或电流作为，其输入端的电压或电流作为控制量控制量； 输出端为输出端为被控制端被控制端，输出，输出被控制被控制的电压或电流。的电压或电流。 2021-7-11 19 根据其控制量和被控制量的不同，可

14、将受控源分为四根据其控制量和被控制量的不同，可将受控源分为四 类：电流控制电压源（简称类：电流控制电压源（简称流控电压源流控电压源，CCVSCCVS），电压控），电压控 制电压源（简称制电压源（简称压控电压源压控电压源，VCVSVCVS），电流控制电流源），电流控制电流源 （简称（简称流控电流源流控电流源，CCCSCCCS），电压控制电流源（简称），电压控制电流源（简称压控压控 电流源电流源，VCCSVCCS）。）。 2021-7-11 20 受控量与控制量之间的关系：受控量与控制量之间的关系： I I1 1是控制量，是控制量，U U2 2是被控制量，是被控制量， 称为转移电阻，单位为欧姆（称

15、为转移电阻，单位为欧姆（）。）。 21 U = I 典型模型：他励直流发电机的输出电压受励磁线圈电流的控制。典型模型：他励直流发电机的输出电压受励磁线圈电流的控制。 1、电流控制电压源、电流控制电压源 2、电压控制电压源、电压控制电压源 受控量与控制量之间的关系：受控量与控制量之间的关系： 21 U =U U U1 1是控制量，是控制量，U U2 2是被控制量，是被控制量， 称为电压放大系数，单位为无量纲。称为电压放大系数，单位为无量纲。 典型模型典型模型 ：变压器的副边输出电压受控于原边输入电压。：变压器的副边输出电压受控于原边输入电压。 2021-7-11 21 受控量与控制量之间的关系：受控量与控制量之间的关系： I I1 1是控制量，是控制量，I I2 2是被控制量，是被控制量， 称为电流放大系数，单位为无量纲。称为电流放大系数，单位为无量纲。 21 I =I 3、电流控制电流源、电流控制电流源 4、电压控制电流、电压控制电流源源 受控量与控制量之间的关系：受控量与控制量之间的关系： 21 I =g U 典型模型：三极管的基极电流控制集电极电流。典型模型：三极管的基极电流控制集电极电流。 U1是控制量，是控制量，I2是被控制量，是被控制量， g为转移电导，单位为西门子（为转移电导，单位为西门子（S）。）。 典型模型：场效应管的栅源极电压控制漏极电流。典型