《电路原理》实验指导书(3)

七．实验报告

1．根据实验数据表格，进行分析、比较、归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。

2．各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。

3．通过实验步骤6及分析数据表格4--2，你能得出什么样的结论？ 4．心得体会及其它。

实验五 戴维南定理——有源二端网络等效参数的测定

一．实验目的

1．验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解? 2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法

二．实验原理

1．任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，该电压源的电动势ES等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻RO等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接，理想电流源视为开路)时的等效电阻Req，ES和RO称为有源二端网络的等效参数。

2．有源二端网络等效参数的测量方法 U (1)开路电压、短路电流法

UOC 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接

A 测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短

路，测其短路电流ISC，则内阻为 △U RO?UOCISC

B △I ISC

图5—1

I

(2)伏安法

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图5-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgΦ，则内阻

RO?tg???UUOC??IISC

用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内

阻为

RO?UOC?UNIN

若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路

电流。?

(3)半电压法?

如图5-2所示，当负载电压为被测网络开路电

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被测有源网络R0 V E E 2 图5—2

压一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

(4)零示法?

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往

V 采用零示测量法，如图5-3所示。

零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源

与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

被测有源网络R0

U

E

恒压源 图5—3

三．实验设备

1．直流电压表、电流表

2．EEL—06组件（或EEL—18组件） 3．EEL—01组件（或EEL—16组件） 4．恒压源 5．恒流源

四．实验内容

330Ω R1 510Ω R3 A 1KΩ RL

B Req UOC 510Ω IS=20mA 10Ω R R2 ES=12V （a）

图5 — 4

被测有源二端网络如图5-4(a)所示

1．图5-4(a)线路接入稳压源ES＝12V和恒流源IS＝20mA及可变电阻RL.先断开RL测UAB即Uoc，再短接RL测Isc，则Ro＝UOC／Isc，填入表5-1

表5-1

Uoc(V)

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（b）

Isc(mA) Ro=Uoc/Isc 2．负载实验?

按图5-4(a)改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性。记录数据填入表5-2

表5-2 U(V) I(mA) 3．验证戴维南定理：用1kΩ（当可变电器用），将其阻值调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻Req值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压UOC之值）相串联，如图5-4(b)所示，仿照步骤“2”测其特性，对戴维南定理进行验证。记录数据填入表5-3

表5-3 U(V) I(mA) 4．测定有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源IS去掉，也去掉电压源，并在原电压端所接的两点用一根短路导线相连)，然后直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路后A.,B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻Req或称网络的入端电阻Ri。记录数据填入表5-4

表5-4

Req(?) 五．注意事项

1．注意测量时，电流表量程的更换?

2．步骤“4”中，电源置零时不可将稳压源短接。

3．用万用表直接测Req时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。

4．改接线路时，要关掉电源。

六．预习思考题

1．在求戴维南等效电路时，作短路试验，测Isc条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路5-4(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。将预习时计算结果填入表5—5。

表5—5

Uoc(V) Isc(mA) Ro=Uoc/Isc 22.3 七．实验报告

42.6 523 2．说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。

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1．根据步骤2和3,分别绘出曲线,验证戴维南定理的正确性,并分析产生误差的原因。

2．根据步骤1、4各种方法测得的Uoc与Req与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。

3．归纳、总结实验结果。

实验六 最大功率传输条件的研究

一．实验目的

1．理解阻抗匹配，掌握最大功率的传输条件; 2．了解电源输出功率与效率的关系。

二．原理说明

电源向负载供电的电路如图6-1所示，图中RS为电源

内阻，RL为负载电阻。负载RL得到的功率为：

PL?I2RL?(

Us)2?RLRs?RL

可见，当电源US和RS确定后，负载得到的功率大小

图6-1

只与负载电阻RL有关。 令

dPL?0，解得：RL?RS时，负载得到最大功率： dRLPLmaxUs2 ?4Rs可见，当RL?RS时，负载可以获得最大功率，此种情况称为阻抗匹配。 负载得到最大功率时的电路的效率：

2US4RSP??L??100%?50%

UUSIUSSRS?RS匹配电路的特点及应用：在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率，此时电源效率只有50%。显然，这对电力系统是绝对不允许的。因为在电力系统（强电）中，50%的效率说明在线路上的损耗很大，用户只能得到发电厂发出电能的一半，这个是绝对不允许的，此时希望传输效率尽可能的要高。而在电子技术领域里却完全

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不同，电源效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器，使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。因为在通信系统（弱电）中，需要的是较强的信号，因此希望负载接受到的能量尽可能大，此时效率不是主要问题。

三．实验设备

直流稳压电源、直流电压表、直流电流表、元件箱

四．实验内容

1．按图6-2接线。US?6V，

RS?510?，RL?0~1K?。

2．令RL在0~1K范围内变化时，分别读取电压表、电流表读数并记录于表6-1中。

表6-1

测量值 计算值 U I RL PL η 图6-2

计算公式： RL?U IPL?UI

??五．实验注意事项

1．在PL最大值附近应多测几点 2．防止电源短路

UI?100% USI六．预习思考题

1．电压表，电流表前后位置对换，对电压表，电流表的读数有无影响？为什么？ 2．什么是阻抗匹配？电路传输最大功率的条件是什么？

3．电路传输的功率和效率如何计算？什么时候出现最大效率？ 4．电力系统进行电能传输时为什么不能工作在匹配工作状态？

七．实验报告

1．整理实验数据，分别画出P--RL、、η-- RL曲线图。

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