1、电路与模拟电子技术 实验 1 戴维南等效电路实验 1 戴维南及诺顿等效电路测量实验目的本单元将说明戴维南与诺顿定理的应用，并借助多功能电表（万用表）测量等效电阻、戴维南等效电压源与诺顿等效电流源。对复杂的电网络，当只需对某一支路求解时，可以把与该支路相联的其它部分看成一个整体，也即二端网络，若能把二端网络用较简单的元件进行等效，电路的计算就得到化简。任何电源都可以等效为电压源或电流源这两种电路模型。因为含源二端网络可以简化为一个等效电源，所以这个等效电源可以是电压源，也可以是电流源。由此得出戴维南定理和诺顿定理两个等效电源定理。一 验证戴维南定理实验原理戴维南定理：任何一个线性有源二端网络对外
2、电路来说，可以用一个电压源来等效，其中， E U o （开路电压）， R0 Req （独立电源置零后的等效电阻）。如图 1-1 所示。图 1-1实验步骤如图1-2的电路，利用EWB电路设计窗口中的元件工具表，连续选取电阻四次，取电阻名称为Rl=300 、R2=220 、R3=9l 及RL=470 。其次，选取一电池符号，取电池名称为Ul=l0V。为了验证戴维南等效电路，我们在仪表工具栏中选择一电压表与电流表在RL处连接。图 1-2实验测量1完成上述连接后，启动电源开关，并记录电压表与电流表的读数。;A1=_2.712V_. V1=_5.774mA_2在求取戴维南等效电压时，则在图 1-2 电路
3、中，将 RL 由电路中移出，并接上多功能电表之 V 选项，即可完成 Uo 之测量。如图 1-3 所示。Uo=_4.0000V.第 1 页 共 4 页电路与模拟电子技术 实验 1 戴维南等效电路3其次，在仪表工具栏中选取一万用表。在求取戴维南等效电阻过程中，我们将图 1-2 中RL 由电路中移出，并将 10V 电压源短路，接上万用表 选项，即可完成 Req 之测量。如图 1-4 所示。Req=_223.0_.图 1-3 图 1-44得到上述测量电路的 Uo 及 Req 后，重新将电压表、电流表、Ro=Req 和 E=Uo、RL 连接，如图 1-5 所示。图 1-5启动电源开关，并记录电压表和电流
4、表的读数。V 2 =_2.712V_; A2 =_5.774mA_.理论计算1据戴维南定理，其等效电阻为要化简电路中所有独立电压源为零(视作短路)及所有独立电流源为零(视作断路)时所具有的电阻。理论计算如下:2根据戴维南定理，其等效电压即是要化简电路的开路电压Uo，理论计算如下:3作出戴维南等效电路，计算通过RL的电流 I RL 及其两端的电压 U RL 如下：结论将实验测量与理论计算相比较可得结论如下：第 2 页 共 4 页电路与模拟电子技术 实验 1 戴维南等效电路二 验证诺顿定理实验原理诺顿定理：任何一个线性有源二端网络对外电路来说，可以用一个电流源来等效，其中，I s I short（
5、短路电流）， R0 Req （独立电源置零后的等效电阻）。如图 2-1 所示。图 2-1实验步骤如图2-2所示的电路，利用EWB电路设计窗口中的元件工具表，连续选取电阻四次，取电阻名称为Rl=3.3k 、 R2=330 、 R3=220 及 RL=1k 。其次，选取一电池符号设定其值为 l2V。为了验证诺顿等效电路，我们在仪表工具栏中选择一电压表和一电流表在RL处连接。图2-2实验测量1完成上述电路连接后，启动电源开关，并记录电压表和电流表读数。V1=_717.5mV_; A1=_718.2A_.2对于图2-2的电路，将RL两端短路，并在其中连接一电流表，如图2-3所示，启动电源开关后，记录电
6、流表的读数。 I sh =_2.098mA_.3然后，图2-2电路中的RL两端断路并将其去除，再将l2V电源短路，用万用表的欧姆档进行测量，如图2-4所示，可得Req=_520_.图2-3第 3 页 共 4 页图2-4电路与模拟电子技术 实验 1 戴维南等效电路4利用图2-3及2-4的结果，完成图2-5的等效电路。此时，可于RL支路中串联一电流表并且在RL电阻两端跨接一电压表。图2-5在启动电源开关后，记录电压表和电流表的读数V 2 =_717.5mV_; A2 =_718.2A_.将此读数与图2-2中的读数相比较。理论计算1根据诺顿定理，其等效电流是将输出端短路后，所得到的短路电流Ish。计算如下:2根据诺顿定理，其等效电阻为将输出端的RL移去，并将电路中的独立电压源置零（短路），由输出回路看电路所具有的总电阻Req。计算如下：3作出诺顿等效电路，计算通过RL的电流 I RL 及其两端的电压 U RL 如下：结论将实验测量与理论计算相比较可得结论如下：说明：戴维南定理和诺顿定理适合于任何线性含源二端网络，比如由 RLC 组成的正弦交流电路。同学们可参阅有关教材自行设计实验验证，并写出交流电路的戴维南定理。第 4 页 共 4 页
