实验实验1.4 戴维宁定理与最大功率传输定理戴维宁定理与最大功率传输定理电路基础实验电路基础实验 1.加深对戴维宁定理与最大功率传输定理的理解。 一、实验目的一、实验目的 2.掌握简单的利用实验手段验证定理的方法。 1.设计右图虚线框所示有源二端网络的等效电路，用测量端口的伏安特性的实验方法求出等效电路参数，并验证戴维宁定理的正确性。二、实验任务二、实验任务 2. 验证最大功率传输定理，并测量上图的功率随负载变化的曲线。 直流数显稳压电源、恒流源、XD03电路挂箱、XD06电阻挂箱中十进制电阻箱和R3可调电阻、电流插座、插头、直流电流表、数字万用表、导线。三、实验设备三、实验设备四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 将钥匙开关置于“开”位置，此时带红色指示灯的按钮亮, 可通过观察柜面上三个线电压表了解此时三相电源电压情况。三相电网输入三相电网输出 将“白色电压指示纽子开关” 切换至“三相电网输入”， 实验所需交、直流电源,均需通过带绿色指示灯的按钮启动后方可使用。 在按下带绿色指示灯的按钮前，需观察面板上所有的仪表及三相自耦调压器是否处于关关的状态，以防启动时的冲击电流对仪表造成损坏及电压过高造成元器件损坏。关表示380V电源进入装置。开启动停止三相电源线电压指示 将面板上所有的仪表处于“关”的状态，三相自耦调压器旋钮逆时针回到零位，然后按下带红色指示灯的停止按钮，并将钥匙开关置于“关”位置。再拆除线路。 电源开关打开，指示灯亮。101020203030 调节“输出粗调”量程旋钮，可选择10V10V、20V20V、30V30V三挡， 通过“输出细调”可在输出端输出0.00.030V30V连续可调的直流电压，接线时注意极性。由于稳压电源输出显示误差较大，所以实验中以万用表直流电压挡量出的输出电压为准。“输出粗调”旋钮平时应置于10V挡。 2 22020500500 电源开关打开，指示灯亮。 调节“输出粗调”量程旋钮,可选择2 2mA A、2020mA A、500500mA A三挡， 通过“输出细调”可在输出端 输出0.00.0500500mA A连续可调的 直流电流， 接线时注意极性。调节电流时可用导线将输出短路。为什么？ 将“+ +、”两端串接在被测电路中并按下红色琴键， 20mA20mA 200mA200mA2000mA2000mA 对标有量程的三挡琴键开关进行操作,完成量程的选择。 当被测值超出量程时,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,供电源被切断。 处理方法:应立即按下白色“复位”按钮,切断告警回路。在排除故障后重新起动。 线性有源二端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：戴维宁定理：uocRo+_ 方法一：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。 方法二：独立源置零后直接用万用表电阻挡测出等效电阻。 实验测量等效电阻Ro方法: 因此，验证戴维宁定理的思路是用实验方法先找出等效电路的参数，然后再分别测量出有源二端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。 最大功率传输定理：线性有源二端网络的端口外接负载电阻RL，当负载RL=等效电阻Ro时，负载电阻可从网络中获得最大功率，且最大功率为uoc2/4Ro 。有源二端口网络AB伏安特性曲线测量步骤步骤: : 1.将直流稳压电源调至万用表示数为9V、恒流源短路后调至15mA，关闭电源开关拆线后，分别接入有源二端网络，将R3可调电阻的X1和X2接入电路负载AB端作为RL，将电流插头插入电流插座内并按极性连接至直流电流表，将数字万用表并联在RL两端。打开仪器电源，开始操作。注意极性 2.将电路中白色钮子开关置于左侧 (或用一根导线将X1、X2联接) ,即将负载短路读出负载RL短路电流Isc和电压U(0),再将白色钮子开关置于右侧(或拆除导线)，即将负载RL接入。断开负载RL的一端，使得RL=，测得负载开路电压Uoc和电流I (0)，由开路短路法得出Ro(= )。 IscUoc 3.将负载RL调至最大值测出U和I，在RL=0和RL的最大值之间对I(或U)均匀取值(D1D5)写入表中，以该I(或U)为参照，通过调节RL分别测出对应于该I(或U)值(D1D5)时相应的U(或I)的值，填入表中，完成有源二端口网络AB的伏安关系表格的记录。RL0/RL最大I(Isc )(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)0U0(Uoc) 4.拆除电路联线，将直流稳压电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R3作为RL ,完成下图有源二端网络AB等效电路实验图的联接。 等效电路实验图 5.将上面有源二端口网络AB的伏安关系表的参照值I(或U) (D1D5)抄入下面同样格式的表格中，通过调节RL ，测出RL从0变化时对应的U(或I)值，完成等效电路的伏安关系表格记录。RL0/I(Isc)(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)U(Uoc)比较表一和表二伏安关系表格，在参照值一样的情况下对应值是否相同，从而得出戴维宁定理验证结果将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换 功率随负载变化的曲线测量实验任务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RL) ，测出电流I I值。再将十进制百位电阻分别调小和调大，同时记录阻值和对应的I I值，计算出负载功率P值，完成有源二端网络负载与功率关系的表格。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RL(Ro)IP(Pmax)五、实验报告要求五、实验报告要求 1. 画出实验电路与表格，简要写出实验的步骤。 2. 完成有源二端网络ABAB的伏安关系与等效电路的伏安关系的表格记录。在同一坐标系中绘出它们的伏安曲线。计算Ro实验值与理论值误差。 3. 完成负载与功率关系表格记录。画出它们关系曲线。记录最大功率时RL的阻值，验证最大功率传输定理。4.根据测试数据，得出结论。5.完成思考题。六、注意事项六、注意事项 本实验是直流实验，注意电源及表计的极性。 测量RL=相关数据时，应将该电阻一端断开。 为减少测量误差，注意随时切换电流表的量 程，并且注意避免量程保护动作。