实验四戴维宁定理与诺顿定理改09

1、实验四戴维南定理和诺顿定理一. 实验目的1. 通过实验加深对戴维南定理的理解2. 通过实验加深对诺顿定理的理解二. 预习要求1. 复习戴维南定理和诺顿定理的有关理论知识。2. 对图4电路，预先算出无源二端网络的等效电阻 Ry、有源二端网络的等 效电阻RS,开路电压Us,短路电流ISC和负载Rl两端的电压URL，将计算值填 入表1中。三、实验原理1. 戴维南定理根据戴维南定理，对于任何一个有源线性二端网络， 都可以用电压值等于其 两个输出端的开路电压 U0C的一个理想电压源和内阻 R0串联的实际电源来等效 戴维南等效电路，如图1的a、b所示。其中，电阻Ro是网络中所有电 源置零时，从开路端看进去

2、的等效电阻 Rab，如图1c所示。b图1戴维南等效电路无源A.XJU二端 网络(c) aRab = RobU0C和Rab可以用电路分析课所学到的方法算出。也可以通过实验方法直接 从有源二端网络中测出U0C和间接测出Rab。首先测出有源二端网络的开路电压 U0C，如图2 a所示。然后测量Rab。 如果网络允许短路，直接测出它的短路电流Isc，如图2 b所示。贝U有源二端网络的等效电阻 Rab= UoC/I SC如果网络不允许短路，那么在测出开路电压Uoc之后，再接上负载电阻Rl ,并测出负载电压Uol，如图2 c所示有O有有源+源1源-二二Uoc(v)-二二©端端IsY端网(网网络络络

3、(b)图2 Uoc和Ro的测试电路+Uol1 VRl(c)由于图2c中的有源二端网络可用图的串联电路等效，因此由图2c可的RlUol UocRlRo1b所示的开路电压Uoc和电阻Ro当Rl值时，就可求得*- aI +Rou有源A.XJU二端 网络b(c)- b根据诺顿定理，任何一个有源线性二端网络图3 a所示，都可以简化为一个电流源和一个电阻并联的等效电路诺顿等效电路如图3 b所示。这个电 流源的电流等于该网络 的短路电流Isc图3 c所示，这个并联电阻Ro等于该 网络中所有独立源为零值时所得网络的等效电阻 Rab图3 d所示。短路电流Isc和有源二端网络等效电阻 Rab可以用电路分析课所学到

4、的方法算出。也可以通过实验方法直接从有源二端网络中测出ISC和间接测出Rab。如果网络允许短路，Isc可以直接用电流表测量图 2 b，因此只要测出有源二端网络的开路电压 Uoc图2 a，就可以算出Rab = Uoc/lsc。如果网络不允许短路，那么在测出开路电压 Uoc之后，再接上负载电阻 RL， 并测出负载电压U0L，如图2 C所示。由式1算出Rab后，就可以算出短 路电流 Isc= Uoc/Rabo在复杂电路中，假设只需求出某一支路的电压或电流时， 可将此支路断开，把 电路中剩余的含源局部化为戴维南电路或诺顿电路，然后接上待求支路，组成一 个简单电路，就可使问题简化。四、实验内容一应用戴维

5、宁定理将图4电路化为戴维宁等效电路，并测出无源二端网 络的等效电阻Ry、有源二端网络的等效电阻 Rs，开路电压Us，短路电流Isc和 负载RL两端的电压URL以及流过负载Rl的电流Il。实验步骤：1、 按图 4连接电路，图中 Rsi=5k ，Rs2=10k ,RL=5k ,Ra=10k ,Rb=8k ， Rc=2k 。2. 做“直流分析 “点件显示，测出Rl两端的电压值Url和流过Url的电 流值I RL。将测量数据填入表1与表2中。丄1丨匚-i_ii»1|_0沁;iipill bill严111 L无源二端网络I RilL图4I Vsl；40V進舸J考察对象.I A RL B |元源

6、二端惦络图5 “测等效电阻表1理论计算值测量值UsRsRyI scU RLUsRsRyI scU RL3. 将图4.电路化为戴维宁等效电路(1) .先将负载Rl右面的电阻网络可以用一个电阻 Ry代替，等效电阻的测 量方法如下：如图5所示，用一个电流值为1A的电流源接到该网络的“入口端，测出 入口端的电压，该电压值就是该网络在此端口表现的等效电阻Ry的阻值。进入仿真平台，做直流分析，将等效电阻 Ry的值填入表1中。(2) .测量负载Rl左边的有源网络的开路电压 Uoc = Vs。按图6连接电路，做直流分析，读出 A点的电位就得到开路电压 Vs。将该 电压值填入表1中。ARs2 I图6 “测开路电

7、压RT代表电压表内阻I Vsl 二 IIs1A(3) 测量“有源二端网络等效电阻 Rs二Ro按图7连接电路，做直流分析，读出A点的电位就得到就得到“有源二端网络等效电阻 Rs，将该等效电阻Rs的值填入表1中(4) 将Vs、Rs、Ry、Rl按图8连接，就得到了戴维宁等效电路，如图 8 所示，做直流分析，测出负载电阻Rl两边的电压Url和流过负载电阻Rl的电流 IRL。将测量数据填入表2中。图8用电压源等效的电路图9 “测短路电流RT代表电流表内阻二应用诺顿定理将图4电路化为等效电路1测直流分析，测出流过电阻 短路电流Isc。2按图7电路测出 的值。9接线，做图10用电流源等效的电路短路电流：将图

8、4电路A点以右的电路全拆去，按图RT的电流就得到“输出电阻 Rs3.将 |sc、Rs、RY、Rl 按图 10 连接, 就得到了诺顿等效电路。做直流分析，测出 负载电阻Rl两边的电压Url和流过负载电 阻Rl的电流Irl。将测量数据填入表2中。表2图4电路图8电路图10电路U rl|RLUrl|RLU rl|RL将以上三种电路测量的数据进行比拟，说明实验结果是否符合戴维宁定理和 诺顿定理。五、思考题1.为什么说用图5电路测出的入口端的电压的数值就是该无源二端网络在 此端口表现的等效电阻 Ry的阻值？2为什么说用图 6电路测出的 A 点的电位就是开路电压 VS？ 3为什么说用图 7电路测出的 A 点的电位就是“有源二端网络的等效电阻 RS？4为什么说用图 9 电路测出的流过电阻 RT 的电流就是短路电流 ISC？六、实