直流電路的戴維南等效和諾頓等效
一、實驗目的
1、驗證戴維南定理和諾頓定理;
2、驗證電壓源與電流源相互進行等效轉換的條件;
3、了解實驗時電源的非理想狀態(tài)對實驗結果的影響。
二、原理說明
任何一個線性網絡,如果只研究其中一條支路的電壓和電流,則可將電路的其余部分看作是一個含源的一端口網絡。這時可用一個等效電壓源來代替其對外部電路的作用,該電壓源的電動勢等于這個含源一端口網絡的開路電壓,其等效內阻等于這個含源一端口網絡中各電源均為零時的無源一端口網絡的入端電阻,這個結論就是戴維南定理。
如果這個含源一端口網絡用等效電流源來代替,其等效電流就等于這個含源一端口網絡的短路電流 ,其等效內電導等于這個含源一端口網絡各電源均為零時的無源一端口網絡的入端電導,這個結論就是諾頓定理。
三、實驗任務
圖6.6.1
本實驗使用圖6.6.1所示的線性網絡來驗證這兩個定理。
請注意:在這個網絡中,當負載電阻R小于某一個數值后,電路將發(fā)生變化,這主要是由于實際電源在使用時超出了其規(guī)定的正常工作范圍,而導致電路出現異常。
1、按圖6.6.1接線,改變可調電阻R,測量UAB和IR的關系曲線,數據記入表6.6.1中。特別注意要測出R=∞及R=0時的電壓和電流。
表6.6.1
R (Ω) |
0 |
100 |
300 |
500 |
800 |
1000 |
3000 |
∞ |
UAB (V) |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
IR (mA) |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
2、測量無源一端口網絡的入端電阻。將電流源開路,同時將電壓源短路,再將負載電阻開路,用伏安法或直接用萬用表測量A、B兩點間的電阻,即為該網絡的入端電阻RAB= 。
3、將A、B兩端左側電路做戴維南等效(請繪制等效電路圖),重復測量UAB和IR的關系曲線,數據表格自擬,并與任務1所測得的數據進行比較,驗證戴維南定理。
4、將A、B兩端左側電路做諾頓等效(請繪制等效電路圖),重復測量UAB和IR的關系曲線,數據表格自擬,并與任務1所測得的數據進行比較,驗證諾頓定理。
四、實驗儀器設備
1、數字萬用表
2、電工綜合實驗臺
3、DG07多功能網絡實驗組件
五、預習思考及注意事項
1、實驗過程中直流穩(wěn)壓源不能短路,直流穩(wěn)流源不能開路,而且電源只能向外提供功率而不能吸收功率,以免損壞設備。
2、戴維南定理和諾頓定理的使用條件是什么?
3、在驗證戴維南定理時,如果電源內阻不能忽略,實驗該如何進行?
4、計算戴維南等效和諾頓等效各參數的理論值。
5、本實驗中,當負載電阻R小于某一數值后,電路將發(fā)生變化。試計算這一阻值,并解釋這一現象。
六、實驗報告要求
1、比較等效參數,根據實驗數據驗證戴維南和諾頓定理;
2、繪制并比較等效前后的電壓電流關系曲線;
3、分析電源內阻對實驗結果的影響及消除方法。
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