电路实验 戴维宁定理的研究

一、实验目的

1. 通过实验加深对等效概念的理解，验证戴维宁定理。 2. 学习有源线性二端网络的等效电路参数的测试方法。 3. 初步掌握实验电路的设计思路和方法。

二、实验原理

1. 戴维宁定理

戴维宁定理指出：任何一个有源线性二端网络N，对外电路而言，都可以用一个理想电压源和一个电阻串联的支路等效，如图2-1所示。

aaI+U-bbR0+UOC-I+U-有源二端网络NRLRL

（a）原电路 （b）戴维宁等效电路

图2-1 有源线性二端网络的等效

等效的理想电压源电压等于原有源二端网络的开路电压UOC，如图2-2（a）所示；等效的串联电阻等于原有源二端网络N中所有独立电源置零时的无源二端网络N0的输入电阻R0，如图2-2（b）所示。

有源二端网络Na+UOC-无源二端网络N0aR0bb

（a）求开路电压UOC

（b）求等效内阻R0

图2-2 有源线性二端网络的等效参数的求取

2. 有源线性二端网络的等效电阻R0的测量方法 （1）直接测量法

测量时将有源二端网络N中所有的独立电源置零，用数字式万用表的电阻挡直接测量a、b间的电阻值即可。

1

（2）开路短路法

在如图2-1（a）所示的电路中，当RL??时，测量有源二端网络的开路电压UOC，当RL?0时，测量有源二端网络的短路电流ISC，则等效内阻R0?（3）加压求流法

将有源二端网络N中的所有独立电源置零，在a、b端施加一已知直流电压U，测量流入二端网络的电流I，如图2-3所示，则等效内阻R0?（4）半电压法

电路如图2-4所示，改变RL值，当负载电压U?0.5UOC时，负载电阻即为被测有源二端网络的等效电阻值。

aAIa+R0V+UOC-b+U-UOC。 ISCU。 IN0bU-RL

图2-3 加压求流法 图2-4 半电压法

（5）直线延长法

当有源二端网络不允许短路时，先测开路电压UOC，然后按图2-5（a）所示的电路连线，读出电压表读数U1和电流表读数I1。在电压和电流的直角坐标系中标出（UOC，0）（U1，I1）两点，如图2-5（b）所示，过这两点作直线，与纵轴的交点为（0，ISC），则ISC?IAaISCUOCU?U1I1，所以，R0?OC。

UOC?U1I1NRVI1bOU1UOCU

（a）电路图 （b）U-I曲线

图2-5 直线延长法

2

（6）两次求压法

测量时先测一次开路电压UOC，然后在a、b端接入一个已知负载电阻RL，再测负载电阻RL两端的电压UL，则等效内阻R0?(UOC?1)RL。 UL三、实验仪器

THGE-1型高级电工电子实验台 HE-19元件箱

四、实验内容

1. 测量有源线性二端网络的外特性

1按图2-6实验电路接线，○点画线框内为有源二端网络。设US?12V，R1?100?，R2?200?，

R3?510?。

aAR1+R2R3VUS-RLb

图2-6 实验电路

2改变负载电阻R，测量有源二端网络的伏安特性曲线U?f(I)，将测量的数据填入表2-1中。○ L2. 测量无源二端网络的等效电阻R0

根据表2-1所测有源二端网络的开路电压UOC和短路电流ISC，求等效电阻R0?他方法求等效电阻R0。

3. 验证戴维宁定理

1从电阻箱上调出电阻R，直流稳压电源输出调为U○0OC，将两者串联起来，按照图2-1（b）构成

UOC，或采用其ISC戴维宁等效电路。

2改变负载电阻，重复测量在各电阻值下的电流和电压，将测量的数据填入表2-2中。 ○

3