实验五 戴维南定理验证和有源一端口网络的研究

一． 实验目的

1． 用实验方法验证戴维南定理

2． 掌握有源一端口网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种

测量方法的特点

3． 证实有源一端口网络输出最大功率的条件

二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理

2． 开路电压的测定方法 （1） 直接测量法 补偿法

3． 入端等效电阻Ri的测定方法

（1） 外加电源法 开路短路法 （2） 半偏法

4． 最大功率传输定理 如前所述，一个实际电源或一个线性有源一端口网络，不管它内部具体电路如何，都可以等效化简为理想电压源Us和一个电阻Ri的串联支路。当负载RL与电源内阻Ri相等时，负载RL可获得最大功率，即 RMAX?IRL?电路的效率为：

22US?RL2US ?4Ri?Ri?RL?2I2RL ??2×100% = 50%

I?Ri?RL?

三． 实验设备

名称 数量 型号 1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 直流数字电压电流表 1台

3． 电阻 10只 10?*2 51?*1 100?*3

150?*2 160?*1 220?*1 330?*1

4． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5． 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm

四． 实验步骤

1． 测量有源一端口网络的开路电压UOC和入端等效电阻Ri

按图5-9的有源一端口网络接法，取Us = 25V，R1=150?，R2 = R3 =100?，参照实验原理与说明，自已选定测量开路电压和入端等效电阻的方法，将测量结果记录下来。

UOC=____10V___；ISC=___62.7 mA__；Ri=_____159.49_?____；

2． 测定有源一端口网络的外特性

在图5-9有源一端口网络的A、B端上，依次按表5-1中各RL的值取电阻作为负载电阻RL，测量相应的端电压U和电流I，记入表5-1中。 3． 测定戴维南等效电源的外特性

按图5-10接线，图中UOC和Ri为图5-9中有源一端口网络的开路电压和等效电阻，UOC从直流稳压电源取得，Ri从电阻中取一个近似的得到。在A、B端接上另一电阻作为负载电阻RL，RL分别取表5-1中所列的各值，测量相应的端电压U和电流I，记入表5-1中。

表5-1 有源一端口网络及等效电路外特性实验数据

负载电阻RL（?） 有 源 一 端 网 络 戴维U（V） I（mA） P= 短路 51 100 3.9 38.0 150 4.8 32.1 160 4.9 31.0 220 5.8 26.3 330 6.7 20.5 开路 9.9 0 0 9.9 RL=Ri= ( 159.0 ) ? 4.9 30.6 0.149 5.3 0 2.4 62.9 46.9 0 0 I2RL0.112 0.148 0.154 0.152 0.152 0.137 2.6 4.0 5.0 5.3 6.2 7.0 （W） U（V） 南 I（mA） 62.4 50.2 40.5 34.0 32.9 27.6 21.4 0 等 效 P=I2RL0 0.130 0.162 0.17 0.173 0.171 0.150 0 电 （W） 源 4． 计算表5-1中负载功率P。

5． 根据表5-1中的数据绘制有源一端口网络的伏安特性曲线，并绘制功率

随电流I变化的曲线。

U(V) P(w)

0 I(A) I(A)

五． 注意事项

33.3 0.176 P

0

B端和A'、 若采用图5-4的补偿法测量有源一端口网络的开路电压，应使A、

B'端电压的极性一致，电压的数值接近相等，才能接通电路进行测量，否则会

使电流过大而击毁检流计。

六． 分析与讨论

1． 根据图5-9中已给定的有源一端口网络参数，计算出开路电压UOC等效电

阻Ri实验中参考。

2． 若含源一端口网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻Ri？ 3． 根据表5-1中各电压和电流的值可得出什么结论？

4． 从实验步骤5中得出的P(I)曲线中得出最大功率传输的条件是什么？