U2?U1?U2解得 Ur?2U1则r?22Ux?U2?Ur （7-4）

22UrRU1X?UxRU1L?X? （7-5）

?、U?、U?组成若待测元件是一个电容，由于电容器介质损耗的等值电阻很小，故U12的三角形，几乎为一直角三角形，用上面同样的方法可得

X?U2RU1C?1 （3-6） X?注：用上述两种方法测量交流电路中元件的参数，均可能造成较大的测量误差。要准确测量交流电路中元件的参数，应用专门的测量仪器——交流电桥。

三、实验仪器设备

1.交流电流表（0—500mA） 一块 2.交流电压表（0—250V） 一块 3.低功率因数瓦特表 一块 4.镇流器（待测元件） 一只 5.电容器（4μF） 一只 6.电阻（按需选择）

7.交流调压器 一台 8.导线 若干

四、实验内容及步骤

1.以镇流器为待测元件，按图7-1接线，监视电流表的读数，使电流不超过它的额定值（一般取0.4A），然后测量U和P，将数据记录在表7-1中。

2.取下镇流器，换上电阻r与电容C串联作为待测阻抗，其中r为某一定值电阻，测量

U、I和P，将数据记录在表7-1中。

3.按图7-2接线，待测元件为镇流器，R为某一定值电阻（200Ω），U为调压器输出电压，调节U，使电流不超过0.4A，分别测量U,U1,U2。将数据记录在表7-2中。

4.取下镇流器，换上电容C，调节U，分别测量U,U1,U2，将数据记录在表7-2中。

五、实验报告要求

1.根据两种方法的测量结果计算镇流器的等值电阻r和电感值L及电容C值。

23

2.回答问题：

（1）图7-1中，哪个表的读数有方法误差？

（2）是否能用三电流表法测量交流电路中元件的参数？画出电路图，并写出计算式。

表7-1 三表法 电压V；电流mA；电阻Ω；功率W；电感mH；电容μF

待测元件：镇流器 U

表7-2 三电压表法 电压V；电阻Ω；电感mH；电容μF；R= Ω

待测元件：镇流器 U U1 U2 r L 待测元件：电阻、电容串联 U U1 U2 C I P r L U 待测元件：电阻、电容串联 I P r C

实验8 诺顿定理的研究

一、实验目的

1.验证诺顿定理，加深对等效概念的理解。

2.学习线性有源二端网络等效电路参数的测试方法。 3.学习减小仪表内阻对测量结果影响的实验方法。

二、设计要点

1.诺顿定理指出：任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，可以用电流源和电阻的并联组合支路等效。电流源的电流等于原有源二端网络的短路电流ISC；而电阻等于原有源二端网络中所有独立电源置零后的输入电阻R0。

2.诺顿定理的适用条件是被等效的有源二端网络必须是线性的，这可以通过测量有源二端网络的端口伏安特性曲线 U = f ( I ) 来判别有源二端网络是否为线性，如图8-1所示。

3.短路电流的测量方法： ①用低内阻直流电流表直接测量

一般工程测量认为，若电流表内阻是被测电阻的百分之一以下，则电流表为低内阻表。 ②补偿法

24

为了减小电流表内阻对短路电流测量的影响，可以采用补偿法。先用直流电流表粗测有源二端网络的短路电流，再用一可调直流恒流源按图8-2连接电路，调节恒流源输出电流，使检流计G的读数为零，则有源二端网络的短路电流就等于恒流源的输出电流，这称为电流源补偿法。

还可以采用图8-3所示电路，调节RP（或者调节US），使毫伏表的读数为零，此时电流表的读数即为有源二端网络的短路电流，这称为电压源补偿法。

应当注意，如果因短路电流过大可能损坏网络内部器件时，不能用此方法。

有源二端网络 图8-1 图8-2

图8-3

+ U _ + mA _ + RL V _ 有源二端网络 ISC G A IS 有源二端网络 IS + A _ RP + _ mV US _ + 4.有源二端网络输入电阻的测量方法： ① 开路短路法

测量有源二端网络的开路电压Uoc和短路电流Isc ，则R0?U0CISC。

为了减小电压表内阻对开路电压测量的影响，可以采用电压补偿法。这种测量的方法是：先用直流电压表粗测有源二端网络的开路电压Uoc ，然后用一直流电压源Us 和分压器RP 组合得到可调电压，将可调电压U调至稍大于二端网络的粗测开路电压值，按如图8-4所示电路接线，不断改变可调电压U，直至毫安表（或检流计）读数为零，此时电压表读数为有源二端网络的开路电压，这种测量方法基本消除了电压表内阻对网络开路电压测量的影响。

有源二端网络+ U0C _ + mA _ + V _ RP + US _

A 无源二端网络I + U _ B + V _ S 1 2 + A _ RP + US _

②外加电源法（伏安法）

在可能的条件下，将有源二端网络内的所有独立电源置零，此时有源二端网络变为无源二端网络，再在端口加适当电压U后，用电流表测量端口电流I，（即加压求流，也可以加流求压），则

25

图8-4

图8-5

R0?UI （8-1）

为减少仪表内阻对测量结果的影响。如图8-5所示，利用开关S改变电压表、电流表的相对连接位置，观察两表的读数变化情况。如果电压表读数变化大，说明被测电阻R0是低值，应采用电压表接后（S合l位置）；如果电流表读数变化大，则说明R0是高值，应采用电压表接前（S合向2位置）。

③ 负载电阻两值法

按图8-6接线，改变负载电阻RP值两次， 分别测得两组电压电流值（U1、I1）和

（U2、I2) ，则输入电阻为

+

+ A _ + V RP

有源二端网络+ U0C _ R0?U1?U2 （8-2）

I2?I1 图8-6

利用此方法，还可以计算开路电压为

U0C?

④ 半压法

U1I2?U2I1I2?I1 （8-3）

用一内阻足够大的电压表测出有源二端网络的开路电压，然后将该电压表与可调标准电阻同时并接在二端网络的端口，改变电阻箱阻值的大小，使电压表读数降至开路电压的一半，此时电阻箱的阻值即为有源二端网络的输入电阻R0 。

三、设计任务要求

1.设计任务

(1)设计一个电阻性二端网络，要求短路电流15mA-20mA,输入电阻350-400Ω，负载电阻0-1000Ω，测试负载伏安特性。

(2)将已知含源电阻二端网络等效为一个电流源，测试负载伏安特性，验证诺顿定理。 2.设计要求

根据设计任务和已知条件，确定电路方案，计算并选取电路各元件参数，拟定实验数据记录表格（以下表格可作为参考）。

3.列出所需仪器设备和元器件清单。

四、实验报告要求

1.自拟每项任务的实验步骤、实验线路。整理数据，在同一坐标纸上作出有源二端网络

26