RLC串联电路实验

1、实验实验4.2 叠加定理与戴维宁定理叠加定理与戴维宁定理 1.加深对叠加定理、戴维宁定理的理解。 一、实验目的一、实验目的 2.掌握在实验室实现叠加定理和戴维宁定理的分析方法。二、实验任务二、实验任务 3.掌握在实验室测试有源二端网络等效电路参数的方法。 4.了解阻抗匹配及应用，掌握最大传输功率的条件。 2.画出图4-9所示单口网络的伏安特性曲线。求出单口网络图4-10所示等效电路的参数。根据表格4-5和4-6(可以合2为1)数据在同一个坐标系中画出伏安特性曲线。验证戴维宁定理的正确性。 图4-9 戴维宁定理 单口网络实验电路图4-10 戴维宁定理 等效电路三、实验设备三、实验设备 3.用图4

2、-9验证最大功率传输定理，画出输出功率随负载变化的曲线，找出传输最大功率的条件。完成表4-7记录。 电压源、电流源、 直流元件挂箱、直流数字电流表、数字万用表、导线。实验中用到的电阻实验中用到的电阻实验中用到的电位器实验中用到的电位器四、实验原理四、实验原理 有源、线性单口网络可以用一个理想电压源uoc与一个等效电阻Ro相串联的等效电路来代替。戴维宁定理：戴维宁定理：uocRo+_ 方法二： 欧姆表法。独立源置零后即电压源用短路线替代(us=0）,电流源用开路替代(is=0)。直接用万用表电阻档测出等效电阻。 方法一： 开路短路法。用Ro=uoc/isc关系式计算等效电阻，即测出该网络的开路电

3、压uoc和短路电流isc，代入式子计算即可。方法三、四、五详见教材。 实验室常用的测量等效电阻Ro方法: 求等效电路参数Ro方法，本实验采用实验室常用测量等效电阻Ro方法一（开路短路法）进行测试。用Ro=uoc/ /isc关系式计算等效电阻。uocRo+_等效电路 先找出等效电路的参数，然后再分别测量出单口网络和它的等效电路的伏安特性，对比两个特性曲线，即可得到验证结果。 思路：最大功率传输定理：最大功率传输定理： 单口网络的端口外接负载电阻RL，当负载RL=Ro(等效电阻)时，负载电阻可从网络中获得最大功率，且最大功率PLmax= 。RL=Ro称为阻抗匹配 。 o2oc4Ru电流源、电压源量

4、程调节旋钮电流源、电压源量程调节旋钮电压源 打开电源开关,指示灯亮。通过“输出调节”旋钮，可在输出端输出(0.030)V连续可调的直流电压，接线时注意极性。 该电压源有两路输出，通过琴键开关，选择UA路输出或选择UB路输出。 U UA A口口U UB B口口五、实验步骤五、实验步骤琴键开关琴键开关电源开关电源开关电流源 打开电流源开关，指示灯亮。调节“输出粗调”量程旋钮，可在2mA、20mA、200mA三档进行选择。通过“输出细调” 量程旋钮可在输出端输出0.0200mA连续可调的直流电流。接线时注意极性。为什么？为什么？调节时可先用导线将输出端短路后再进行操作。直流毫安表直流毫安表 直流毫安

5、表共有四档量程。直流毫安表共有四档量程。2mA2mA、20mA20mA、 当被测值超出量程时,仪表将发出报警信号,此时告警指示灯亮, 蜂鸣器鸣叫，接触器跳开,停止按钮亮，将供电源切断。200mA200mA、2000mA2000mA。 处理方法:应立即按下白色“复位”按钮,切断告警回路。在排除故障后重新启动控制屏。 任务二：验证戴维南定理详细步骤任务二：验证戴维南定理详细步骤 1. 电压源与电流源的设置。按“开机操作”程序进行操作。开启电压源，并将其输出电压调为万用表直流（DC）示数为12V，关闭电压源。将电流源输出端短路，然后开启其电源，并将其输出调为10mA，关闭电流源。 2.按图4-9所示

6、电路联接线路。将4.7K电阻接入戴维南定理实验电路RL处。 3. 开启电压源和电流源，将负载RL可调电阻短路（用一根导线将电阻两端短接)，测得RL短路电流Isc和电压U(0)，记录于表4-5中。 4. 断开负载RL的一端，即使得RL=，测得负载开路电压Uoc和电流I(0)，记录于表4-5中。R Ro o值保留小数点后一位（实验装置决定）值保留小数点后一位（实验装置决定） 将测得的该网络的开路电压UOC和短路电流ISC，代入式子Ro= 进行计算, 并填入表4-5中。 IscUoc 将测得的开路电压UOC和计算出的等效电阻RO这两个参数填入图4-10所示等效电路中。 5.将负载RL调至最大值(=4

7、.7k)，测出对应的U1和I1。在RL=0和RL=4.7k值之间对应的电流Isc(或电压)和I1均匀等差取值填入表4-5中，以该电流(或电压)为参照（最好以电流为参照，调节负载使电流为整数方便）通过调节RL，测出相对应的电压(或电流)的值，记录于表4-5中。先不要拆除线路，按课件中任务三的步骤先做验证最大功率传输定理。表4-5 单口网络单口网络伏安特性测试表第一步测短路电流ISC第三步测I1第二步测开路电压UOC 注：表格中注：表格中I ISCSC和和U Uococ及及(I(I1 1-I-I5 5) )是实验过程中是实验过程中要测量的数据，同学们写报告无需抄要测量的数据，同学们写报告无需抄已设

8、置超链接 6.拆除原电路线路，再将电压源调至万用表直流档（DC）示数为Uoc，十进制电阻调为Ro值，负载电阻仍用4.7k作为RL ,按图4-10所示电路联线。图4-10 等效电路实验图注意极性 7.等效电路的伏安特性曲线测试。开启电压源。将负载短路，读出负载RL短路电流Isc 和电压U(0)；断开负载RL的一端，即使得RL=，测得负载开路电压Uoc和电流I(0)，将负载RL调至最大值(=4.7k)，测出对应的I1。记录于表格4-6中。表4-6 单口网络等效电路等效电路伏安特性测试表 8.将表4-5中的参照电流(或电压)I2I5抄入表4-6中。以该电流(或电压)为参照，通过调节RL，测出相对应的

9、电压(或电流)的值，记录于表4-6中。关闭电压源，拆除线路。在同一个坐标系里画出两个伏安特性曲线。 2.按图4-9联线，将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换实验任务二中单口网络的负载端的RL电阻， (即用十进制电阻箱的电阻作为负载RL) 。任务三：验证最大功率传输定理任务三：验证最大功率传输定理 1.按图4-9设置电压源与电流源。 比较4-5和表4-6的表格，在参照电流值I2I5 一样的情况下，对应的电压值是否相同，从而得出 戴维宁定理验证结果。十进制电阻箱十进制电阻箱 3.输出功率随负载变化的曲线的测试。开启电压源与电流源。测出流过的电流I 值，记录于表4-7中。再将十进制电阻

10、的百位分别逐级调小和调大，同时记录阻值和对应的电流I 值于表4-7中，分别计算出负载功率PL。关闭电压源与电流源，拆除线路。画出有源二端网络输出功率随负载变化的曲线。表4-7 负载与功率关系测试表测试完表测试完表4-7中的数据再回到任务二中的第中的数据再回到任务二中的第6步步已设置超链接 4.按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭。将钥匙式总开关置于“关”位置，此时红色按钮灭。实验结束。六、实验报告要求六、实验报告要求 1.画出实验电路与表格，简要写出电路原理和实验步骤。 观察表格数据变化规律，得出当RL L=Ro时电路输出功率最大从而验证了最大功率传输定理 3.理论计算图4-9所示单口网络等效电阻R0。 5.分别完成实验表4-5和表4-6的实测记录和计算，并在同一个坐标系中画出它们各自的伏安特性曲线。验证戴维宁定理的正确性。 4. 将测得的开路电压Uoc和用开路短路法计算出的等效电阻Ro这两个参数填入图4-10所示等效电路中。并对等效电阻Ro进行误差计算。 6.完成输出功率随负载变化的表格4-7实测记录和计算，画出它们关系的曲线。验证最大功率传输定理。七、注意事项七、注意事项 本实验是直流实验，接线时注意电源及表计的极性。 做任务二中等效