1、实验四 戴维南定理及功率传输最大条件专业：通信工程 班级：09 学号：120091102117 姓名：徐爱兵实验日期：2010-10-8 实验地点：D302 指导老师：曹新容一、实验目的：1、用实验方法验证戴维南定理的正确性。2、学习线性含源一端口网络等效电路参数的测量方法。 3、验证功率传输最大条件。二、原理及说明1、戴维南定理任何一个线性含源一端口网络，对外部电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路来代替，如图3-1所示。理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压UOC，其电阻等于原网络中所有独立电源为零时入端等效电阻R0 。 2、等效电阻R0对于已知的线性含源一端口网络，其入
2、端等效电阻R0可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。下面介绍几种测量方法。方法1：由戴维南定理和诺顿定理可知： 因此，只要测出含源一端口网络的开路电压UOC和短路电流ISC, R0就可得出，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），不能采用此法。方法2：测出含源一端口网络的开路电压UOC以后，在端口处接一负载电阻RL，然后再测出负载电阻的端电压URL ，因为： 则入端等效电阻为： 方法3：令有源一端口网络中的所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U，测得流入端口的电流I (如图3-2a所示)，则：也可以在端口处接入电
3、流源I，测得端口电压U（如图3-2b所示），则： 3、功率传输最大条件一个含有内阻ro的电源给RL供电，其功率为： 为求得RL从电源中获得最大功率的最佳值，我们可以将功率P对RL求导，并令其导数等于零：解得： RL=r0得最大功率： 即：负载电阻RL从电源中获得最大功率条件是负载电阻RL等于电源内阻r0 。三、实验内容：1、线性含源一端口网络的外特性按图3-3接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表3-1内。根据测量结果，求出对应于戴维南等效参数Uoc,Isc。 表3-1 线性含源一端口网络的外特性RL()0短路100200300500700800开路I(mA)U( V ) 2
4、、求等效电阻Ro利用原理及说明2中介绍的3种方法求R。，并将结果填入表3-2中，方法（1）和方法（2）数据在表3-1中取，方法（3）实验线路如图3-4所示。 表3-2 等效电阻R0方法123R0(K)R0的平均值3、戴维南等效电路 利用图3-4构成戴维南等效电路如图3-5所示，其中U0= R0= 。测量其外特性U=f(I)。将数据填在表3-3中。表3-3 戴维南等效电路 RL()0短路100200300500700800开路I(mA)U( V ) 4、最大功率传输条件 1.根据表3-3中数据计算并绘制功率随RL变化的曲线：P=f(RL) 。 2.观察P=f(RL)曲线，验证最大功率传输条件是四
5、、实验记录：1、线性含源一端口网络的外特性按图3-3接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表3-1内。根据测量结果，求出对应于戴维南等效参数Uoc,Isc。 表3-1 线性含源一端口网络的外特性RL()0短路100200300500700800开路I(mA)-16.19-13.212-11.16-9.659-7.612-6.281-5.775-888.178（nA）U( V )16.19（fv）1.3212.2322.8983.8064.3964.6217.183 2、求等效电阻Ro利用原理及说明2中介绍的3种方法求R。，并将结果填入表3-2中，方法（1）和方法（2）数据在表3
6、-1中取，方法（3）实验线路如图3-4所示。 表3-2 等效电阻R0方法123R0(K)0.443670.443640.44367R0的平均值0.443663、戴维南等效电路 利用图3-4构成戴维南等效电路如图3-5所示，其中U0= 7.183V R0= 443.66 欧测量其外特性U=f(I)。将数据填在表3-3中。表3-3 戴维南等效电路 RL()0短路100200300500700800开路I(mA)16.1913.21211.169.6597.6126.2815.775888.178nAU( V )16.19（fv）1.3212.2322.8983.8064.3964.6217.183
7、 4、最大功率传输条件 1.根据表3-3中数据计算并绘制功率随RL变化的曲线：P=f(RL) 。 2.观察P=f(RL)曲线，验证最大功率传输条件是电阻（欧）电流（mA）电压（V）功率（w）10013.2121.32117.45305220011.162.23224.909123009.6592.89827.9917825007.6123.80628.9712727006.2814.39627.6112768005.7754.62126.686275根据表格数据可得：当功率达到最大的时候，电阻R1=500欧姆。五、实验结论：1、由1、2、3实验数据及曲线图验证了戴维南定理。2、由实验4的数据及曲线图表明：在一定范围内，输出功率随着负载电阻的增大而增大；当负载电阻达到某一个值时，有最大输出功率；当负载电阻继续增大时，输出功率随着负载电阻的增大而减小。负载电阻RL获得最大功率条件是负载电阻RL等于电源内阻r0
