實(shí)驗(yàn)3　戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

（1）驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對(duì)定理的理解。

（2）掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。

2.原理說明

（1）任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅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一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)。

戴維南定理：任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)電動(dòng)勢為E的理想電壓源和內(nèi)阻串聯(lián)的電源來等效代替。等效電源的電動(dòng)勢E是有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC。等效電源的內(nèi)阻R0等于有源二端網(wǎng)絡(luò)所有獨(dú)立源均置為零（理想電壓源被視為短接，理想電流源被視為開路）后所得到的無源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。

諾頓定理：任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)電流為IS的理想電流源和內(nèi)阻并聯(lián)的電源來等效代替。等效電源的電流IS是有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流ISC。等效電源內(nèi)阻R0的定義與戴維南定理中R0的定義相同。

UOC（E）和R0、ISC（IS）和R0被稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。

（2）有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法（開路電壓和短路電流法）。

將有源二端網(wǎng)絡(luò)的輸出端開路，可用電壓表直接測量輸出端的開路電壓UOC；將輸出端短路，可用電流表測量短路電流ISC；等效內(nèi)阻。

如果有源二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，則當(dāng)輸出端短路時(shí)，易損壞內(nèi)部元器件，不宜采用短路電流法。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與元器件

（1）可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（0～30V）。

（2）可調(diào)直流恒流源（0～500mA）。

（3）直流數(shù)字電壓表（0～200V）。

（4）直流數(shù)字毫安表（0～2000mA）。

（5）可調(diào)電阻箱（0～99999.9Ω）。

（6）電位器（1kΩ/5W）。

（7）戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板。

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖3-1（a）所示。

（1）用開路電壓、短路電流法測量戴維南等效電路的UOC、R0和諾頓等效電路的ISC、R0。按如圖3-1（a）所示接入穩(wěn)壓電源US=12V和恒流源IS=10mA，不接入RL，測量UOC和ISC，并計(jì)算出R0（測量UOC時(shí)，不接入毫安表），將相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄在表3-1中。

（2）負(fù)載實(shí)驗(yàn)。按如圖3-1（a）所示接入RL，改變RL的阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄在表3-2中。

（3）驗(yàn)證戴維南定理。從可調(diào)電阻箱上取得按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）所得的等效電阻RO后，與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）時(shí)所測得的開路電壓UOC）串聯(lián)，如圖3-1（b）所示，仿照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）測量外特性，對(duì)戴維南定理進(jìn)行驗(yàn)證，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄在表3-3中。

（4）驗(yàn)證諾頓定理。從可調(diào)電阻箱上取得按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）所得的等效電阻R0后，與直流恒流源（調(diào)到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）時(shí)所測得的短路電流ISC）并聯(lián)，如圖3-2所示，仿照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）測量外特性，對(duì)諾頓定理進(jìn)行驗(yàn)證。

5.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）測量時(shí)，應(yīng)注意直流恒流源量程的更換。

（2）改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。

6.預(yù)習(xí)思考題

（1）在測量戴維南或諾頓等效電路的參數(shù)時(shí)做短路實(shí)驗(yàn)，測量ISC的條件是什么？在實(shí)驗(yàn)中可否直接做負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)前對(duì)圖3-1（a）預(yù)先進(jìn)行計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路，并可在測量時(shí)準(zhǔn)確地選擇儀表的量程。

（2）說明測量有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓和等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)、缺點(diǎn)。

7.實(shí)驗(yàn)報(bào)告

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）、（3）、（4）分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。

（2）在報(bào)告中要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差原因的分析（做出曲線后，再用相對(duì)誤差或絕對(duì)誤差進(jìn)行分析）。