实验四戴维南定理的验证实验

1、实验四戴维宁定理的验证实验、实验目的1、通过实验验证戴维宁定理。2、加深对等效电路概念的理解。、实验原理戴维宁定理：在任何一个线性有源电路中 将电路的其余部分看作是一个有源二端网络，如果只研究其中一个支路电压、电流时，可如图4-1（a）所示。任何有源二端网络对外的作Rl(b)图4-2戴维宁定理验证电路图 a o-有源二端，U网络士o- b (a)图4 -1有源二端网络等效电路用可用一个为 Ues的理想电压源和内阻 R0串联的电源来等效代替 见图4-1（b）。等效电源的理 想电压源Ues就是有源二端网络的开路电压Uoc,即将负载断开后 a、b两端之间的电压。等效电源的内阻 R0等于有源二端网络中

2、所有电源均除去（将各个理想电压源短路，即其电压为零；将各个理想电流源开路，其电流为零）后所得到的无源网络的内阻。这个定理称为戴维宁定理。三、实验内容及步骤如图4-2所示，端子a, b左侧部分为一个有源 二端网络，Rl是外部负载。依据戴维宁定理，测彳导a, b两端的开路电压 UOC和等效内阻Ro以后将数据代 入图4-1 （b）内，如果两个电路在负载 Rl上产生的 电流I相等，即可验证戴维宁定理。 本次实验中，负 载Rl以可变电阻代替，可以通过测量多组数据验证 定理的正确性。实验步骤如下：（1）打开EWB软件，选中主菜单 Circuit/Schematic Options/Grid选项中的 Sho

3、w grid,使得 绘图区域中出现均匀的网格线，并将绘图尺寸调节到最佳。（2）在Sources元器件库中调出1个Ground （接地点）和1个Battery （直流电压源）器件，从Basic元器件库中调出 5个Resist。r（电阻）、1个Potentiometer（可变电阻）、5个Switch （开关）器件，从Indicators元器件库中调出1个Voltmeter （电压表）、1个Ammeter （电流表）器件，最后从Instruments元器件库中调出1个Multimeter （多用表）器件，按图4-3所示排列好。（3）将各元器件的标号、参数值亦改变成与图4-3所示一致。(4)将所有的元

4、器件通过连线连接起来。注意：电压源、电压表的正负极性。(5)检查电路有无错误。(6)对该绘图文件进行保存，注意文件的扩展名( .ewb)要保留。 利用控制键A使得开关S1、S2将电源Us接入外电路，利用控制键 B使得电流表、电 压表接入电路，利用控制键 C使得开关S5将可变电阻隔离在电路外，然后按下 EWB 界面右上方按纽“ 1”对该绘图文件进行仿真。(8)按下EWB界面右上方按纽“ 0”停止仿真，读取电压表U1的读数，将该读数记录下来即为二端网络的开路电压Uoc (也即是Ues)并填到表4-1的相应表格中。8.958V 0A 利用控制键A使得开关S1、S2将电源Us隔离在电路外，利用控制键B

5、使得电流表、电压表也隔离在电路外，这样多用表即可接入电路，此时再按下 EWB界面右上方按纽 “1”对该绘图文件进行仿真。(10)按下EWB界面右上方按纽“ 0”停止仿真，读取多用表的读数，将该读数记录下来即为 二端网络的无源等效内阻Ro并填到表4-1的相应表格中。2.2178kO(11)调节可变电阻使彳#其阻值为0,利用控制键 A使得开关S1、S2将电源Us接入外电路，利用控制键B使得电流表、电压表接入电路，利用控制键C使得开关S5将可变电阻也接入电路中，然后按下EWB界面右上方按纽“ 1”对该绘图文件进行仿真。(12)按下EWB界面右上方按纽“0”停止仿真，读取电压表U1和电流表I1的读数，

6、将该读 数记录到表4-1的相应表格中。(13)改变可变电阻的阻值分别为2000、500 0、1KQ、1.5KQ、2K ，重复步骤(11)、(12),并分别记录电压表和电流表的读数到表4-1的相应位置处。(14)在Sources元器件库中调出1个Ground (接地点)和1个Battery (直流电压源)器件， 从Basic元器件库中调出1个Resistor (电阻)、1个Potentiometer (可变电阻)器件， 从Indicators元器件库中调出1个Voltmeter (电压表)、1个Ammeter (电流表)器件， 按图4-1 ( b)排列好。(15)将电源电压值改变成步骤(8)中所

7、测得的 Ues的值，将电阻的阻值改变成步骤(10) 中所测得的Ro的值，同理将可变电阻充当的负载RL分别调节成00、2000、5000、1KQ、1.5KQ、2KQ、8的阻值，通过仿真，将这些情况下电压表和电流表的读数分别 记录下来填入表格 4-1中。(16)实验完成后，将保存好的绘图文件另存到教师指定的位置，并结合实验数据完成实验报 告的撰写。 I.SIR1430 Ohm-R46C0 Ohm-vw-R21 kOhmK7yR3520 OhmR5KO OnmVW-S3IBS4 Blk Ohm 由。疆C图4-3戴维宁定理验证实验电路图表4-1戴维宁定理验证实验测量数据表负载电阻Rl ( Q)0200

8、5001K1.5K2KOO第一次负载电流I (mA)4.0393.7053.2962.7842.4102.124A次负载电压U(V)4.0400.7411.6482.7843.6154.2488.958第二次负载电流I (mA)4.0393.7053.2962.7842.4102.124第二次负载电压U(V)4.0390.7411.6482.7843.6154.2488.958注：第一次负载电流和电压记录的是含源两端网络电路的外伏安特性测量数值。第二次负载电流和电压记录的是戴维宁定理等效电路的外伏安特性测量数值。负载电阻Rl值为0值，表示负载电阻 Rl短路。负载电阻Rl值为值，表示负载电阻 Rl开路五、实验拓展验证戴维宁定理的仿真电路有很多种，同学可通过思考其他的方法来实现。六、预习要求1、认真复习戴维宁定理的基本理论。2、明确实验内容及步骤。七、思考题1、写出戴维宁定理的内容。2、在验证戴维宁定理的两次实验中，在两组测量数据有不符的事实时，分析所产生的主要 原因是怎样造成的。八、实验报告1、写出实验名