实验 1.2 有源二端网络等效参数的测定4图 1.2.1 补偿法测量电路实验 1.2 有源二端网络等效参数的测定一、实验目的（1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对戴维南定理和诺顿定理的理解。（2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。（3）进一步掌握电工仪器仪表的使用方法。二、实验设备及材料通用电学实验台，直流稳压电源，直流电压表、直流电流表（或万用表） ，电阻和导线一批。三、实验原理1、戴维南定理任何一个有源二端线性网络，都可以用一个理想电压源 US 和内阻 R0 的串联电路来表示，其等效电压源的电动势 US 等于这个有源二端网络的负载开路电压 UOC，等效内阻 R0 为该网络中所有独立电源均置零(理想电压源短路，理想电流源开路)得到的无源网络的等效电阻 Req。U S 和 R0 称为这个有源二端网络的等效电压源参数。2、诺顿定理任何一个有源二端线性网络，都可以用一个理想电流源 IS 和内阻 R0 的并联电路来表示，其等效电源的电流 IS 等于这个有源二端网络的负载短路电流 ISC，等效内阻 R0为该网络中所有独立电源均置零后得到的无源网络的等效电阻 Req。I S 和 R0 称为这个有源二端网络的等效电流源参数。3、有源二端网络等效参数的测量方法（1）测量有源二端网络的开路电压 UOC 的方法直接测量 当电压表的内阻远大于网络内阻时，可直接用电压表或万用表的电压档测量。补偿测量（零示法） 补偿测量法适宜测量具有高内阻有源二端网络。其测量原理如图 1.2.1 所示，用高精度可调稳压电源与被测网络输出进行比较，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，即为被测二端网络的开路电压。（2）测量有源二端网络的戴维南等效内阻 R0 的方法 直接测量 对于不含受控源的纯电阻性网络，其等效内阻可以将所有独立源置零后，直接用万用表欧姆档进行测量。由于此方法忽略了电源的内阻，故误差比较大。开路电压-短路电流法 测量开路电压 UOC 和短路电流 ISC。其等效内阻为：OC0SRI。(1-2-1) 第 1 章 电工（电路）实验5图 1.2.3 半电压法测量电路这种方法适用于 UOC 较大而且 ISC 不超过额定值的情况，对含有可控源的网络常用此法。 伏安法 若二端网络的内阻很低时，不宜测量其短路电流，则可采用伏安法测量。根据有源二端网络的外特性曲线的斜率 tan （图 1.2.2） ，即为等效内阻值：(1-2-2) SCOOIURtan测量开路电压 UOC 及电流为额定值IN 时的输出电压 UN，则内阻为：(1-2-3) OCIR0半电压法 测量电路如图 1.2.3 所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻即为被测二端网络的等效内阻值。四、实验内容1、戴维南定理的验证（验证性实验）（1）按如图 1.2.4(a)所示连接实验电路，其中电路元件的参考值为：U S=12V，R 1=200，R 2=300，R 3=300，R 4=200，负载电阻 RL=240。（2）等效参数的测量测量输出电流 I 用直流电流表（毫安表）测量输出电流 I，将结果记入表 1-2-图 1.2.4 戴维南定理的验证实验电路(a) 验证实验电路 (b) 开路电压测量电路(c) 短路电流测量电路 (d) 等效电阻测量电路实验 1.2 有源二端网络等效参数的测定61。测量开路电压 UOC 将负载电阻 RL 开路，如图 1.2.4（b）所示，测量开路电压UOC，将结果记入表 1-2-1 中。测量短路电流 ISC 将负载电阻 RL 短路，如图 1.2.4（c）所示，测量短路电流ISC，将结果记入表 1-2-1 中。测量等效电阻 Req(R0) 将负载电阻 RL 短路，置 US=0，如图 1.2.4（d）所示，用万用表电阻档测量等效电阻 Req(R0)，将结果记入表 1-2-1。根据测量电路对以上测量项目进行理论计算，将计算结果记入表 1-2-1 中，分析误差并解释比较结果。（3）负载实验在图 1.2.4(a)实验电路中，按表 1-2-2 改变负载 RL，用直流电流表（毫安表）测量输出电流 I。同时用戴维南定理进行等效后的电路（等效电压源 US=2.4V , R0=240）计算输出电流 I，将结果记入表 1-2-2 中，与测量值比较，分析误差并解释比较结果。表 1-2-1 戴维南等效参数测量数据记录1-2- 2 负载实验测量数据记录实验注意事项：测量时应根据计算值预先调整仪表的合适量程，注意仪表的极性及数据表格中“+”、 “-”号的记录。改接线路时，要关掉电源。电源置零时不能直接将稳压电源两端短接。正确的方法是：移去电压源，在原电压源所接的两端用导线相连短接。2、诺顿定理的验证（综合设计性实验）参照的戴维南定理验证实验，设计诺顿定理的验证实验。要求给出验证实验电路及电路中各元器件的具体参数，列出实验所需要的主要设备和材料，写出实验内容，设计相应的实验数据记录表格，并进行实验验证。五、预习要求 1、熟悉实验原理，了解实验内容，完成表格数据记录及相关的理论计算。2、确定综合设计性实验（实验内容 2）方案。测量项目 I /mA UOC /V ISC /mA Req / R0= UOC / ISC /测量值计算值相对误差RL / 50 100 150 240 400 备注I 测量I 计算相对误差等效电压源US=2.4V R0=240第 1 章 电工（电路）实验7六、实验报告与思考题1、按实验内容整理记录数据，分析误差并解释原因。2、根据实验数据表格，进行分析、比较、归纳，总结实验结论。3、说明测量有源二端网络等效参数的几种方法，并比较其优缺点。