远程教育 含源二端网络的输出特性及等效参数的测定实验报告

中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：电工电子学实验名称：含源二端网络的输出特性及等效参数的测定实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名： 学 号： 年级专业层次： 学习中心： 提交时间： 2012 年 11 月 25 日一、实验目的答： 1通过实验加深对戴维宁定理和等效变换概念的理解。 2学会线性有源二端网络的输出特性及等效参数的测量方法。二、实验原理答：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（或称为含源二端口网络）。戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短路，电流源开路）后的等效电阻R0。Uoc（Us）和R0称为有源二端网络的等效参数。1 外特性及其测量方法含源二端网络的两个输出端上的电压和电流关系称为输出特性或外特性。它可通过在网络输出端接一个可变电阻RL作负载，给电阻RL取不同数值时测出电压和电流而得到。对线性二端网络，此特性为一直线，如图2所示。   对应于A点，I = 0，U = Uoc（此电压称为开路电压），相当于RL时。 对应于B点，U = 0，I = Isc（此电流称为短路电流），相当于RL= 0时。 2对于线性含源二端网络，可以用实验方法测出网络的开路电压，而网络除源后的等效电阻Ro，可以用以下方法测定。 （1） 开路电压、短路电流法测R0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。（2）伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3所示。 根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻 也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为（3）半电压法测R0 如图3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，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。图3（4）零示法测UOC在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图4所示。图4三、实验设备答：1直流数字电压表、直流数字毫安表2. 恒压源3. 恒流源4含固定电阻、电位器四、实验内容及步骤答：1测量电压，使直流稳压电源输出10V电压。 2按下图5含源电路连接电路；接通电源，测量数据；填入表格1。 图5 含源电路连接电路3重新调节电源，使等效电路的电源电压等于含源时开路电压。 4按下图6等效电路连接线路；接通电源，测量数据；填入数据表格1。 图6 戴维宁等效电路 表1 实验数据表格 R 0100200400600800 含源 电路 U（V）        I (mA)       等效 电路 U（V）        I (mA)       五、实验数据及分析答：实验实测数据 R 0100200400600800 含源 电路 U（V） 0.081.332.273.314.034.557.14I (mA)15.6112.8510.808.476.895.740等效 电路 U（V） 0.111.442.243.324.034.537.14I (mA)15.4912.5610.808.426.855.760六、实验结论答：1、含源二端线性网络可以使用一个实际的电压源模型代替。 2、等效电压源的电压是：含源网络负载开路时的开路电压。 3、等效电压源内阻为：含源网络除源后，端口开路电阻。七、思考题1、说明测量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。？答：方法有：开路电压Uoc的测量方法、短路电流Isc的测量方法；其优缺点为：开路电压Uoc的测量方法直接测量法直接测量法是在含源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，如图8-1(a)所示。它适用于等效内阻Ro较小，且电压表的内阻Rv>>Ro的情况下。 零示法在测量具有高内阻(Ro>>Rv)含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，往往采用零示测量法，如图8-1(b)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Es与有源二端网络的开路电压Uoc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。 短路电流Isc的测量方法直接测量法：是将有源二端网络的输出端短路，用电流表直接测其短路电流Isc。此方法适用于内阻值Ro较大的情况。若二端网络的内阻值很低时，会使Isc很大，则不宜直接测其短路电流。间接计算法：是在等效内阻Ro已知的情况下，先测出开路电压Uoc，再由IscUoc/Ro计算得出。等效内阻Ro的测量方法直接测量法：将有源二端网络电路中所有独立源去掉，用万用表的欧姆档测量去掉外电路后的等效电阻Ro加压测流法：将含源网络中所有独立源去掉，在开路端加一个数值已知的独立电压源E，如图8-2所示，并测出流过电压源的电流I，则RoE/I 开路、短路法：分别将有源二端网络的输出端开路和短路，根据测出的开路电压和短路电流值进行计算：RoUoc/Isc伏安法：伏安法测等效内阻的连接线路如图8-3(a)所示，先测出有源二端网络伏安特性如图8-3(b)所示，再测出开路电压Uoc及电流为额定值IN时的输出端电压值UN，根据外特性曲线中的几何关系，则内阻为Ro=tg= （2）半电压法调被测有源二端网络的负载电阻RL，当负载电压为被测有源二端网络开路电压Uoc的一半时，负载电阻值（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。外加电阻法：先测出有源二端网络的开路电压Uoc，然后在开路端接一个已知数值的电阻，并测出其端电压Ur，则有：实际电压源和电流源都具有一定的内阻，不能与电源本身分开。所以在去掉电源时，其内阻也去掉了，因此会给测量带来误差。2、如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流，在什么情况下不能直接测量开路电压和短路电流？答：开路电压可以直接用V表直接量出来；然后接一个负载电阻，再量端口电压，该电压除以该电阻得电流，用该电流去除两次电压测量的差值，得等效内阻，于是，开路电压除以等效内阻得短路电流。