直流電路的戴維南等效和諾頓等效
一、實驗?zāi)康?/b>
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(zhuǎn)換的條件;
3、了解實驗時電源的非理想狀態(tài)對實驗結(jié)果的影響。
二、原理說明
任何一個線性網(wǎng)絡(luò),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(wǎng)絡(luò)。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(wǎng)絡(luò)的開路電壓,其等效內(nèi)阻等于這個含源一端口網(wǎng)絡(luò)中各電源均為零時的無源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電阻,這個結(jié)論就是戴維南定理。
如果這個含源一端口網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的短路電流 ,其等效內(nèi)電導(dǎo)等于這個含源一端口網(wǎng)絡(luò)各電源均為零時的無源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電導(dǎo),這個結(jié)論就是諾頓定理。
三、實驗任務(wù)
圖6.6.1
本實驗使用圖6.6.1所示的線性網(wǎng)絡(luò)來驗證這兩個定理。
請注意:在這個網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)負載電阻R小于某一個數(shù)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(dǎo)致電路出現(xiàn)異常。
1、按圖6.6.1接線,改變可調(diào)電阻R,測量UAB和IR的關(guān)系曲線,數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的入端電阻RAB= 。
3、將A、B兩端左側(cè)電路做戴維南等效(請繪制等效電路圖),重復(fù)測量UAB和IR的關(guān)系曲線,數(shù)據(jù)表格自擬,并與任務(wù)1所測得的數(shù)據(jù)進行比較,驗證戴維南定理。
4、將A、B兩端左側(cè)電路做諾頓等效(請繪制等效電路圖),重復(fù)測量UAB和IR的關(guān)系曲線,數(shù)據(jù)表格自擬,并與任務(wù)1所測得的數(shù)據(jù)進行比較,驗證諾頓定理。
四、實驗儀器設(shè)備
1、數(shù)字萬用表
2、電工綜合實驗臺
3、DG07多功能網(wǎng)絡(luò)實驗組件
五、預(yù)習(xí)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(shè)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(nèi)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(shù)的理論值。
5、本實驗中,當(dāng)負載電阻R小于某一數(shù)值后,電路將發(fā)生變化。試計算這一阻值,并解釋這一現(xiàn)象。
六、實驗報告要求
1、比較等效參數(shù),根據(jù)實驗數(shù)據(jù)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(guān)系曲線;
3、分析電源內(nèi)阻對實驗結(jié)果的影響及消除方法。
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