实验14+戴维宁定理与最大功率传输定理

1、实验1.4 戴维宁定理与最大功率传输定理电路分析基础实验 1.加深对戴维宁定理的理解。 一、实验目的 2.掌握在实验室实现戴维宁定理的分析方法。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。 1、用测量伏安特性的实验方法，对图1-4-1所示电路，验证戴维宁定理的正确性。图1-4-1 戴维宁定理 单口网络实验电路 15mA+IS510510103309VUS+ 2.用图1-4-1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。 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。三、实

2、验设备四、实验原理 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：uocRo+_ 方法二：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压uoc和短路电流isc，代入式子计算即可。方法三、四、五详见补充教材。 方法一：欧姆表法。独立源置零后直接用万用表电阻档测出等效电阻。 实验室测量等效电阻Ro方法: 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=R0称为阻抗匹配 。 量程调节按钮电源开关电压源 打开电源开关,指示灯亮。

3、通过“输出调节”旋钮，可在输出端输出0.030V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。 UA口UB口 由于稳压电源输出显示误差较大，所以实验中用万用表直流电压档来监测稳压电源输出电压。“输出粗调”旋钮平时应置于30V挡。 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？调节时可先用导线将输出端短路后再进行操作。直流数字电流表 将“+、”两端串接在被测电路中并按下红色琴键，对

4、标有量程的三档琴键开关进行操作，完成量程的选择。 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。 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。 20mA200mA2000mA复位告警 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。 任务一思路：图1-4-1 戴维宁定理实验电路+ V图1-4-2 戴维宁定理等效电路mA_+ RL1kRO+_Uoc 15mA+IS510510103309VUS+ VmA_+1kRL 求等效电路参数Ro方法

5、:本实验采用实验室测量等效电阻Ro方法二开路短路法进行测试。用Ro=uoc/isc关系式计算等效电阻。 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示数为9V，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15mA，关闭电流源。 2.按图1-4-1所示电路联接线路。将可调电阻1k接入戴维南定理实验电路RL处。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)，读出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(I0)，记录于表1-4-1中。五、实验步骤Ro

6、值保留小数点后一位 3.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1-4-1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1-4-2所示等效电路中。 4.将负载RL调至最大值(=1k)，测出对应的U和I（D1）。在RL=0和RL=1k值之间对应的电流ISC(或电压)和D1均匀等差取值填入表1-4-1中，以该电流(或电压)为参照，通过调节RL，测出相对应的电压(或电流)的值，记录于表1-4-1中。关闭电压源与电流源，拆除线路。画出有源二端网络伏安特性曲线。表1-4-1 单口网络伏安特性测试表RL /0/1kI/mA（实测值

7、）UL /V (实测值)R0 /R0实测=UOC/ISC=R0理论=误差计算第一步测短路电流ISC第三步测D1第四步在ISC 和 D1 之间等差得到D2D5第二步测开路电压UOCISCUOC(D1)(D5)(D4)(D3)(D2) 5.拆除电路联线，将电压源调至万用表示数为Uoc，十进制电阻调为Ro值，负载电阻仍用装置上的1k 作为RL ,按图1-4-2所示电路联线。图1-4-2 等效电路实验图 6.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(=1k)

8、，测出对应的电流（D1）。记录于同样格式的表1-4-2中。开路电压mA_+ RL1kRO+_Uoc+ V等效电组 7.将表1-4-1中的参照电流(或电压)D2D5抄入表1-4-2中。以该电流(或电压)为参照，通过调节RL，测出相对应的电压(或电流)的值，记录于表1-4-2中。关闭电压源，拆除线路。在同一个坐标系里画出等效电路的伏安特性曲线。表1-4-2 单口网络等效电路伏安特性测试表 RL /0/1 kI/mA（实测值）ISC抄表1-4-1(D1)(D5)(D4)(D3)(D2)UL /V (实测值)UOC与表1-4-1中的UL /V (实测值)进行绝对误差计算 1.按图1-4-1联线，将十进

9、制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换实验任务一中有源二端口网络的负载端的RL电阻， (即用十进制电阻箱的电阻作为负载RL) 。任务二 比较1-4-1和表1-4-2的表格，在参照电流值D2D5 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。 最大功率传输定理实验电路 15mA+IS510510103309VUS+mA_+十进制电阻作为负载电阻RL1000.11011K10K十进制电阻箱 2.输出功率随负载变化的曲线的测试。开启电压源和电流源。测出流过的电流I 值，记录于表1-4-3中。再将十进制电阻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1-4-3

10、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1-4-3 负载与功率关系测试表RL /R0-400R0- 300R0- 200R0-100R0R0+100R0+200R0+300R0+400I/mA （实测值）PL /mWPLmax 3.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 1.画出实验电路与表格，简要写出电路原理。 2.理论计算图1-4-1所示单口网络等效电阻R0。观察表格数据变化规律，得出当RL=Ro时电路输出功率最大从而验证了最大功率传输定理 4.分别完成表1

11、-4-1和表1-4-2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。 3. 将测得的开路电压Uoc和用开路短路法计算出的等效电阻R0这两个参数填入图1-4-2所示等效电路中。并对等效电阻R0进行误差计算。 5.完成输出功率随负载变化的表格1-4-3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 本实验是直流实验，接线时注意电源及表计的极性。 换接线路时，必须关闭电压源与电流源开关。 做任务一的等效电路实验时，不要忘记先将电压源调至万用表示数为Uoc，十进制电阻调为Ro值。6.根据测试结果，得出定理的正确性。7.完成思考题。在实验室操作时，为减少测