实验四：线性有源二端网络的测量（戴维南定理）电路分析实验课（3）基础实验中心实验四：线性有源二端网络的测量一、实验目的：1、加深对戴维南定理的理解。2、学习线性有源二端网络等效电路参数的测量方法。3、验证戴维南定理。二、实验仪器：1、直流稳压电源2、万用表3、电路实验箱 三、实验原理：1、戴维南定理戴维南定理：任何一个线性有源二端网络对外部电路的作用，可用一个等效电压源和电阻串联来代替。该电压源的电动势等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻等于这个网络中各电源均为零（电压源短路、电流源开路）时无源二端网络的输入电阻。所谓等效，是指它们的外部特性完全相同。如在两个电路接相同的负载时，则流过负载的电流相同。戴维南定理（a）有源二端网络(b)等效电路戴维南定理等效电路2、有源二端网络的开路电压UOC的测量方法（1）直接测量法当含源二端网络的入端电阻Ri与电压表内阻Rv相比，可以忽略不计时，可直接用电压表测量其开路电压。（2）补偿法当含源二端网络的入端电阻Ri与电压表内阻Rv相比不可以忽略时,会给测量结果带来一定的误差。采用补偿电路测量电压时，可以排除仪表内阻对测量结果的影响。电流表数值为0。补偿法测量电路3、输入端电阻的测量方法：测量有源二端网络输入端电阻Ri的方法有多种。下面介绍几种测量的方法。（1）开路短路法如果采用测量有源二端网络的开路电压UOC和短路电流Is方法，则根据欧姆定理可知Ri=UOC/Is。这种方法最简便，但是对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此方法。（2）带载法（二次电压法）测量电路如图，在第1次测量出有源二端网络的开路电压UOC后，在端口处接一已知负载电阻RL，然后第2次测出负载电阻的端电压URL。因为URL=UOCRL/(Ri+RL)所以入端电阻为：Ri=RL(UOC/URL-1)注意RL与Ri不能相差太大（5）半电压法半电压法是带载法的特例。测量电路如图。调节负载电阻RL，当电压URL为开路电压UOC的一半时，此时负载电阻RL即为所求的入端电阻Ri。当Ri太大时，带载法和半电压法的测量误差会加大（3）直接测量法和（4）端口电压法把有源二端网络中的所有独立电源置零，网络中只有电阻。然后可以用欧姆表直接测量（直接测量法）；也可以在端口处外加一个给定电压u，测得流入端口的电流I，则R=u/I（端口电压法）。外加电压测量法四、实验内容：1、按图接线，其中E=5V，R1=470Ω，R2=470Ω，R3=100Ω，R4=100Ω。有源线性二端网络2、测量有源二端网络的外部伏安特性：根据表4-1提供外接电阻RL的阻值，测量通过电阻RL的电流和电阻RL两端的电压，将测量结果填入表4-1。表4-1 RL（Ω） 0 10 470 1K 开路 I（mA） U（V）3、测量有源二端网络的开路电压：用直接测量方法测量有源二端网络的开路电压UOC，将测量结果填入表4-2。表4-2 直接测量法 UOC= Ri= 开路短路法 UOC= I= Ri= 半电压法 UOC= 1/2UOC= Ri= 带载法(RL=) UOC= URL= Ri= 端口电压法 U= I= Ri=4、测量有源二端网络的输入端电阻：用直接测量法测量有源二端网络的输入端电压。然后用开路短路法、带载法（RL值选几十到几百欧姆，标明数值）、半电压法、端口电压法测量有源二端网络的输入端电阻。（时间不够可选择两种方法测量有源二端网络的输入端电阻。注意至少有一种要有电流测量）将测量结果填入表4-2中。5、验证戴维南定理：如图。调节直流稳压电源输出电压，使之等于开路电压UOC，用电位器代替测出的Ri。接入负载电阻，按表4-3的阻值测量通过电阻的电流和电阻两端的电压，将测量结果填入表4-3。比较表4-1和表4-3，验证戴维南定理。表4-3六、常见实验错误现象1、电阻上无电压、电流原因：稳压电源接线错误、导线断现象2、无法测电流原因：万用表表笔插错或保险管断现象3、接入电路后电压下降原因：稳流电流太小现象4、电路上电压、电流不正确原因：电路接线错误a.电源顺序、极性接反b.电阻数值不对c.连线错误（如短接电位器）现象5、电阻测量不正确原因：未完全断电测量现象6、等效电阻不吻合原因：电源去掉后，应加一条短接线
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