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U OC，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U OC和短路电流I SC, 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U OC以后，在端口处接一负载电阻R L，然后再测出负载电阻的端
电压U RL ，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r o的电源给R L供电，其功率为：
为求得R L从电源中获得最大功率的最佳值，我们可以将功率P对R L求导，并令其导数等于零：
解得： R L=r0
得最大功率：
即：负载电阻R L从电源中获得最大功率条件是负载电阻R L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R L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U oc,I sc。
表3-1 线性含源一端口网络的外特性
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3-1中取，方法（3）实验线路如图3-4所示。
表3-2 等效电阻R0
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
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R L变化的曲线：P=f(R L) 。
2.观察P=f(R L)曲线，验证最大功率传输条件是
四、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R L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U oc,I sc。
表3-1 线性含源一端口网络的外特性
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3-1中取，方法（3）实验线路如图3-4所示。
表3-2 等效电阻R0
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= 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
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R L变化的曲线：P=f(R L) 。
2.观察P=f(R L)曲线，验证最大功率传输条件是
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R L获得最大功率条件是负载电阻R L等于电源内阻r0
实验一戴维南定理 班级：17信息姓名：张晨瑞学号：20 一、实验目的 1.深刻理解和掌握戴维南定理。 2.掌握测量等效电路参数的方法。 3.初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图的方法。 4.初步掌握Multisim软件中的Multimeter、Voltmeter、Ammeter等仪表的使用方法以及DC Operating Point、Parameter Sweep等SPICE仿真分析方法。 5.掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使用方法。 6.初步掌握Origin绘图软件的应用方法。 二、实验原理 一个含独立源、线性电阻的受控源的一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电子的床帘组合来等效置换，去等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等效电阻等于该一端口网络中所有独立源都置为零后的输入电阻。这一定理成为戴维南定理。 三、实验方法 1.比较测量法 戴维南定理是一个等效定理，因此应想办法验证等效前后对其他电路的影响是否一致，即等效前后的外特性是否一致。 实验中首先测量原电路的外特性，在测量等效电路的外特性，最后比较两者是否一致，等效电路中的等效参数的获取，可通过测量得到，并同根据电路结构所推到计算出的结果相比较。 实验中期间的参数应使用实际测量值。实际值和期间的标称值是有差别的，所有的理论计算应基于器件的实际值。 2.等效参数的获取
等效电压Uoc：直接测量被测电路的开路电压，该电压就是等效电压。 等效电阻Ro：将电路中所有电压源短路，所有电流源开路，使用万用表阻挡测量。 3.测量点个数以及间距的选取 测试过程中测量的点个数以及间距的选取与测量特性和形状有关。对于直线特性，应使测量间距尽量平均，对于非线性特性应在变化陡峭处多测些点。测量的目的是为了用有限的点描述曲线的整体形状和细节特征。因此应注意测试过程中测量的点个数以及间距的选取。 为了比较完整地反映特性和形状，一般选取10个以上的测量点。 本实验中由于特性曲线是直线形状，因此测量点应均匀选取。为了办政策亮点分布合理，迎新测量特性的最大值和最小值，再根据点数合理选择测量间距。 4.电路的外特性测量方法 在输出端口上接可变负载（如电位器），改变负载（调节电位器）测量端口的电压和电流。 四、实验仪器与器件 1.计算机一台 2.通用电路板一块 3.万用表两只 4.直流稳压电源一台 5.电阻若干 五、实验内容 1.测量电阻的实际值，填表，并计算等效电源电压和等效电阻 2.Multisim仿真 (1)创建电路； (2)用万用表测量端口开路电压和短路电流，并计算等效电阻； (3)用万用表的Ω挡测量等效电阻，与（2）比较，将测量结果 填入表1中；
实验八 最大功率传输条件测定 一、实验目的 1. 掌握负载获得最大传输功率的条件。 2. 解电源输出功率与效率的关系。 二、原理说明 1. 电源与负载功率的关系 图9-1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R 0 可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，R L 为可变负载电阻。 负载R L 上消耗的功率P 可由下式表示： 图9-1 当R L =0或R L =∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的R L 值代入上式可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值，使负载能从电源处获得最大的功率。 2. 负载获得最大功率的条件 根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的R L 为自变量，P 为应变量，并使 dP/dR L =0，即可求得最大功率传输的条件： 当满足R L =R 0时，负载从电源获得的最大功率为： 这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 3. 匹配电路的特点及应用 在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域里却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的内阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器（如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器），使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。 三、实验设备 (见右表) 四、实验内容与步骤 1. 按图9-2接线，负载R L 取 自元件箱DGJ-05的电阻箱。 2. 按表9-1所列内容，令R L 在0~1K 范围内变化时，分别测出 ， L L L R R R U R I P 2 02)(+==[] 02 02 4 002 :0)(2)() ()(2)(, 0R R R R R R R R R U R R R R R dR dP dR dP L L L L L L L L L L ==+-+++-+= =，解得令即 L L L L L MAX R U R R U R R R U P 4)2( )( 2 2 2 0= =+=
戴维南定理实验报告
戴维南定理 班级：14电信学号：1428403003 姓名：王舒成绩：一实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的. 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a: 等效后的电路图如下b: 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 二实验内容及结果
⒈计算等效电压和电阻 计算等效电压：电桥平衡。∴=,33 1131R R R R Θ Uoc=3 11 R R R +=2.609V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ??++3311111221 3111121 R R R R R R =250.355 ⒉用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示： -+ Ro=250.335O Ω 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 V120 V R11.8kΩ R2220Ω R112.2kΩ R22270Ω R33330ΩR3270Ω 50% 2 4 J1Key = A XMM1 6 a 1 7 Uo=2.609V ⒊用Multisim 仿真验证戴维南定理 仿真数据
等效电压Uoc=2.609V 等效电阻Ro=250.355Ω 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 62 2.3 31 2.2 9 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 84 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 4 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 63 2.3 3 2.2 91 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 85 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 5
最大功率传输定理推导及应用 严皓 （上海交通大学 微电子学院 F0821102 5082119045 上海 200240） 摘要：从实域电路出发推导出最大功率定理，并将其推广到复频域中，得到负载获得最大功率的匹配条件，并通过具体实例加以应用及验证。 关键词：戴维宁定理和诺顿定理 最大功率传输定理 匹配条件 复频域 最大功率 The Derivation And Application of Maximum Power Transfer Theorem YanHao （SJTU SOME F0821102 5082119045 ShangHai 200240）Abstract:We derive the Maximum Power Transfer Theorem by analysising the Real frequency-domain circuit.Then we generalize the theorem to the complex-frequency domain circuit.We can get the matching conditions of the load through it. Then we apply Maximum Power Transfer Theorem in an example to prove it right. Keyword: Thevenin's theorem and Norton's theorem Maximum Power Transfer Theorem matching conditions maximum power complex-frequency domain 引言 实际电路中负载获得最大功率所需的条件及满足这个条件时负载获得的最大功率，在实际电路中有着广泛的应用，因此该问题的研究有着重要的实际意义。本文旨在得到最大功率传输定理，使之能在电路分析中直接使用。 1.最大传输定理的推导 在电子线路中，负载是用电设备，负载的功率是由电源提供的。无论是直流稳压电源，还是产生各种波形的信号源，其内部电路都比较复杂；但对外电路而言，都可看成是含源的二端网络，如图1.1（a）所示。当负载R L的大小发生变化时，二端网络N S传输给负载的功率也随之发生变化。 L L （a） （b） 图1.1 最大功率传输定理
戴维南定理 学号：1128403019 姓名：魏海龙班级：传感网技术 一、实验目的： 1、深刻理解和掌握戴维南定理。 2、掌握测量等效电路参数的方法。 3、初步掌握用multisim软件绘制电路原理图。 4、初步掌握multisim软件中的multimeter、voltmeter、ammeter 等仪表的使用以及DC operating point、paramrter sweep等 SPICE仿真分析方法。 5、掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使 用。 6、初步掌握Origin绘图软件的应用。 二、实验器材： 计算机一台、通用电路板一块、万用表两只、直流稳压电源一台、电阻若干。 三、实验原理：一个含独立源、线性电阻和受控源的一端口网络，对 外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置 换，其等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等 效电阻等于该一端口网络中所有独立源都置为零后的数日电 阻。 四、实验内容： 1、电路图：
2、元器件列表： 2、实验步骤： （1）理论分析： 计 算等效电压： 电桥平衡。∴=,331131R R R R Uoc=3 11 R R R +=2.6087V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ? ?++3311111221 3111121 R R R R R R =250.355
（2）测量如下表中所列各电阻的实际值，并填入表格： 然后根据理论分析结果和表中世纪测量阻值计算出等效电源电压和等效电阻，如下所示： Uc=2.6087V R=250.355Ω （3）multisim仿真： a、按照下图所示在multisim软件中创建电路 b、用万用表测量端口的开路电压和短路电流，并计算等 效电阻，结果如下：Us= 2.609V I= 10.42mA R=250.38Ω
实验十一最大功率传输条件测定 一、实验目的 1. 掌握负载获得最大传输功率的条件。 2. 解电源输出功率与效率的关系。 二、原理说明 1. 电源与负载功率的关系 图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R 0 可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，R L 为可变负载电阻。 负载R L 上消耗的功率P 可由下式表示：图1 当R L =0或R L =∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的R L 值代入上式可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值，使负载能从电源处获得最大的功率。 2. 负载获得最大功率的条件 根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的R L 为自变量，P 为应变量，并使 dP/dR L =0，即可求得最大功率传输的条件： 当满足R L =R 0时，负载从电源获得的最大功率为： 这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 3. 匹配电路的特点及应用 在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域里却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的内阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器（如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器），使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。 三、实验内容与步骤 1. 按图2接线，负载R L 取电阻箱。 2. 按表1所列内容，令R L 在0~1K 范围内变化时，分别测出U O 、U L 及I 的值，表中U O ，P O 分别为稳压电源的输出电压和功率，U L 、P L 分别为R L 二端的电压和功率，I 为电路的电流。在P L 最大值附近应多测几点。 ， L L L R R R U R I P 202)( +==[] 0202 40020:0)(2)()()(2)(,0R R R R R R R R R U R R R R R dR dP dR dP L L L L L L L L L L ==+-+++-+==，解得令即L L L L L MAX R U R R U R R R U P 4)2()(222 0==+=
戴维南定理实验报告 一、实验目的 1.深刻理解和掌握戴维南定理。 2.掌握和测量等效电路参数的方法。 3.初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图。 4.初步掌握Multisim软件中的Multmeter,Voltmeter,Ammeter等仪表的使用以及DC Operating Point，Parameter等SPICE仿真分析方法。 5.掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使用。 6.初步掌握Origin绘图软件的使用。 二、实验原理 三、一个含独立源，线性电阻和受控源的 一端口网络，对外电路来说，可以用一个 电压源和电阻的串联组合等效置换、其等 效电压源的电压等于该一端口网络的开路 电压，其等效电阻等于将该一端口网络中 所有独立源都置为零后的的输入电阻，这 一定理称为戴维南定理。如图实验方法 1．比较测量法 2．戴维南定理是一个等效定理，因此想办法验证等效前后对其他电路的影响是否一致，即等效前后的外特性是否一致。 3．整个实验过程首先测量原电路的外特性，再测量等效电路的外特性。最后进行比较两者是否一致。等效电路中等效参数的获取，可通过测量得到，并同根据 电路结构所推导计算出的结果想比较。 实验中期间的参数应使用实际测量值，实际值和器件的标称值是有差别的。 所有的理论计算应基于器件的实际值。 4．等效参数的获取 5．等效电压Uoc:直接测量被测电路的 开路电压，该电压就是等效电压。 6．等效电阻Ro：将电路中所有电压源 短路，所有电流源开路，使用万用 表电阻档测量。本实验采用下图的 实验电路。 7．电路的外特性测量方法8．在输出端口上接可变负载（如电位器），改变负载（调节电位器）测量端口的电压和电流。 9．测量点个数以及间距的选取 10．测试过程中测量点个数以及间距的选取，与测量特性和形状有关。对于直线特性，应使测量点间隔尽量平均，对于非线性特性应在变化陡峭处多测些点。测量的目 的是为了用有限的点描述曲线的整体形状和细节特征。因此应注意测试过程中测 量点个数及间距的选取。 四、实验注意事项 1.电流表的使用。由于电流表内阻很小，放置电流过大毁坏电流表，先使用大量程（A） 粗侧，再使用常规量程（mA）。
实验1 戴维南定理 一、实验目的 1.深刻理解和掌握戴维南定理。 2.掌握测量等效电路参数的方法。 3.初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图。 4.初步掌握Multisim软件中的Multimeter、V oltmeter、等仪表的使用以及DC Operating Point、Parameter Sweep等SPICE仿真分析法。 5.掌握电路板的焊接技术及直流电源、万用表等仪器仪表的使用。 6.掌握origin绘图软件的使用。 二、实验原理 戴维南定理：任何线性有源（独立源、受控源）一端口网络对外电路来说，都可以用一个电压源Us与电阻R0 串联的等效电路替换。其中电压源US大小就是有源二端电路的开路电压UOC；电阻RO大小是有源二端电路除去电源的等效电阻RO 。 三、实验器材与仪器 计算机一台；通用电路板一块；万用表两只；直流稳压电源两只；电阻若干 四、实验方法 1.比较测量法 首先测量原电路的外特性，再测量等效电路的外特性。最后比较两者是否一致。 2.等效参数的获取
等效电压Uoc:直接测量被测电路的开路电压。 等效电阻Ro：将电路中所有独立电压源短路，所有电流源开路，用万用表电阻档测量。 3.测量点个数及间距的选取 （测量点个数及间距的选取，与测量特性和形状有关。对于直线特性，应使测量间距尽量平均，对于非线性的特性应在变化陡峭处多测一些。且一般选取10个点以上） 本实验均匀选取。且应该先选取最大最小值然后均匀选取。 4.电路的外特性测量方法 在输出端口上改变R7的大小，测量端口电压和电流。 实验电路图 五、实验内容与数据记录 1.测量电阻的实际值。填入下表。
实验十一 最大功率传输条件测定 一、实验目的 1. 掌握负载获得最大传输功率的条件。 2. 解电源输出功率与效率的关系。 二、原理说明 1. 电源与负载功率的关系 图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R 0 可视为电源阻和传输线路电阻的总和，R L 为可变负载电阻。 负载R L 上消耗的功率P 可由下式表示： 图1 当R L =0或R L =∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的R L 值代入上式可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值，使负载能从电源处获得最大的功率。 2. 负载获得最大功率的条件 根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的R L 为自变量，P 为应变量，并使 dP/dR L =0，即可求得最大功率传输的条件： 当满足R L =R 0时，负载从电源获得的最大功率为： 这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 3. 匹配电路的特点及应用 在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域里却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器（如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器），使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。 三、实验容与步骤 1. 按图2接线，负载R L 取电阻箱。 2. 按表1所列容，令R L 在0~1K 围变化时，分别测出U O 、U L 及I 的值，表中U O ，P O 分别为稳压电源的输出电压和功率，U L 、P L 分别为R L 二端的电压和功率，I 为电路的电流。在P L 最大值附近应多测几点。 表9（单位：R －Ω，U －V ，I －mA ，P －W ） ， L L L R R R U R I P 202)( +==[] 0202 40020:0)(2)()()(2)(,0R R R R R R R R R U R R R R R dR dP dR dP L L L L L L L L L L ==+-+++-+==，解得令即L L L L L MAX R U R R U R R R U P 4)2()(222 0==+=
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U OC，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U OC和短路电流I SC, 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U OC以后，在端口处接一负载电阻R L，然后再测出负载电阻的端 电压U RL ，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r o的电源给R L供电，其功率为： 为求得R L从电源中获得最大功率的最佳值，我们可以将功率P对R L求导，并令其导数等于零： 解得： R L=r0 得最大功率： 即：负载电阻R L从电源中获得最大功率条件是负载电阻R L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R L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U oc,I sc。 表3-1 线性含源一端口网络的外特性
实验十 最大功率传输条件测定 一、实验目的 1、 掌握负载获得最大传输功率的条件。 2、 了解电源输出功率与效率的关系。 二、原理说明 1、电源与负载功率的关系 图10-1可视为由一个电源向负载输 送电能的模型，R 0可视为电源内阻和传 输线路电阻的总和，R L 为可变负载电阻。 负载R L 上消耗的功率P 可由下式表示： 当R L =0或R L =∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的R L 值代入上式可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值，使负载能从电源处获得最大的功率。 2、 负载获得最大功率的条件： 根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的R L 为自变量，P 为应 变量，并使 dP/dR L =0，即可求得最大功率传输的条件： 当满足R L =R 0时，负载从电源获得的最大功率为： 这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 3、 匹配电路的特点及应用 在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域里却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的内阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器（如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器），使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。 三、实验设备 ， L L L R R R U R I P 202)( +==[] 0202 40020:0)(2)()()(2)(,0R R R R R R R R R U R R R R R dR dP dR dP L L L L L L L L L L ==+-+++-+==，解得令即L L L L L MAX R U R R U R R R U P 4)2()(222 0==+ =图 10-1
戴维南定理及其应用实验报告书 戴维南定理及其应用 一、实验目的 1、掌握戴维南定理及其应用方法。 2、验证戴维南定理。 二、实验器材 直流电压源 1个 电压表 1个 电流表 1个 电阻 4个 三、实验原理 在电路理论中等效电路定理具有非常重要的意义，它包括戴维南定理和诺顿定理。戴维南定理可描述为：任何一个线性单端口电路N （如图2-5-1（a ）所示），它对外电路的作用，都可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效，这个等效电路称为戴维南等效电路（也称为等效电压源），见图2-5-1（b ）所示。其中，该等效电压源的电压值等于单端口电路N 在端口处的开路电压U OC ；电阻R O 等于单端口电路N 内所有独立源为零的条件下，从端口处看进去的等效电阻。电阻R O 也称为戴维南等效电阻。 (a) (b) 图2-5-1 戴维南等效电路原理
(a)(b) (c)(d)R U OC 图2-5-2 戴维南等效电路 图2-5-2（a）给出了一个线性单端口电路，其中，R L为负载。首先求该电路的戴维南等效电阻R O。将该电路的电压源短路，见图2-5-2（b），可求得 R O=R1//R2+R3=25Ω+50Ω=75Ω 其次，求端口ao处的开路电压U OC=6V（见图2-5-2（c））。所以该电路的等效电路见图2-5-2（d）所示。 四、实验步骤 1. 单端口电路测试 按图2-5-3连线，电源电压设置为12V。按表2-5-1中给出的数据改变R L之值，测量负载电阻R L的电压U L和流过电阻R L的电流I L，并填写表2-5-1。 图2-5-3 单端口电路 表2-5-1单端口电路的测量数据 2. 等效电路测试 按图2-5-4连线，电源电压设置为6V。按表2-5-2中给出的数据改变R L之值，测量负载电阻R L的电压U L和流过电阻R L的电流I L，并填写表2-5-2。
实验七 最大功率传输条件的研究 一． 试验目的 1. 理解阻抗匹配，掌握最大功率的传输条件; 2. 掌握根据电源外特性设计实际电源模型的方法。 二． 原理说明 图7-1 电源向负载供电的电路如图7-1所示，图中S R 为电源内阻，L R 为负载电阻。当电路电流为I 时，负载L R 得到的功率为： 22 ( )s L L L s L U P I R R R R ==?+ 可见，当电源s U 和S R 确定后， 负载得到的功率大小只与负载电阻L R 有关。 令 0L L dP dR =，解得：L R =S R 时，负载得到最大功率： 2 m ax 4s L L s U P P R == L R =S R 称为阻抗匹配，即电源的内阻抗（或内电阻）与负载阻抗（或负载电 阻）相等时，负载可以得到最大功率。也就是说，最大功率传输条件是供电电路必须满足阻抗匹配。 负载得到最大功率时的电路的效率：
50% L S P U I η= = 实验中负载得到的最大功率用电压表，电流表测量。 三． 实验设备 1. 直流数字电压表，支流数字毫安表（根据型号的不同，EEL —I 型为单独 的MEL-06组见，其余型号含在主控制屏上） 2. 恒压源（EEL-I,II,III,IV 均含在主控制屏上，根据用户的要求，有可 能有两种配置（1）+6V(+5V),+12V,0~30V 可调成（2）0~30双路可调） 3. 恒流源（0~500mA 可调） 4. EEL-23组件或EEL-18组件（含固定电阻，电位器），EEL-30组件或EEL-51 组件。 四． 实验内容 1. 根据电源外特性曲线设计一个实际电压源模型 图 7-2 已知电源外特性曲线如图7-2所示，根据图中给出的开路电压和短路电流数值，计算出实际电压源模型中的电压源s U 和内阻S R 。实验中，电压源s U 选用恒压源的可调稳压输出端，内阻S R 选用固定电阻。 2. 测量电路传输功能
戴维南定理 班级：14电信学号：1428403003 姓名：王舒成绩：一实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的. 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a: 等效后的电路图如下b: 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 二实验内容及结果 ⒈计算等效电压和电阻
计算等效电压：电桥平衡。∴=,33 11 31R R R R Uoc=311R R R +=2.609V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ? ?++3311111221 3111121 R R R R R R =250.355 ⒉用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示： -+ Ro=250.335O Ω 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 V120 V R11.8kΩ R2220Ω R112.2kΩ R22270Ω R33330ΩR3270Ω RL 4.7kΩ Key=A 50% 2 4 J1Key = A XMM1 XMM2 6 a 1 7 Uo=2.609V ⒊用Multisim 仿真验证戴维南定理 仿真数据 等效电压Uoc=2.609V 等效电阻Ro=250.355Ω
原电路数据 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 62 2.3 31 2.2 9 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 84 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 4 等效电路数据 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 63 2.3 3 2.2 91 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 85 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 5
题目：最大功率传输定理 专业：电气工程及其自动化 班级：电气16-5 姓名：柳云龙、姜乔林、袁靖昊 学号：08、06、22 一．导引 一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是多少的问题是有工程意义的。二．定理内容 设一负载R L 电压型电源上，若该电源的电压U U保持规定值和串联电阻U U不变，负 载R L 可变，则当R L =U U时，负载RL上可获得最大功率。这就是最大功率传输定理。
三．定理证明： 下面所示电路来证明最大功率传输定理。图a 中U S 为电源的电压、R 为电源的内阻、R L 是负载。该电路可代表电源通过两条传输线向负载传输功率，此时，R S 就是两根传输线的电阻。 负载R L 所获得的功率P L 为 P L = I L 2R L =( U U U U +U U )2 R L = U U 2U U +U U ? R L U U +U U =U U η 上式中U U = U U 2U U +U U 为电源发出的功率，η= R L U U +U U 为传输效率。 将R L 看为变量，P L 将随R L 变化而变化，最大功率发生在 U P L U R L =0的条件下，即 U P L U R L =U U 2[ (U U +U U )2?R L ×2(U U +U U ) (U U +U U )4 ]=0 求解上式得 R L =U U
R L 所获得的最大功率 P Lmax = U U 2U U (2U U )2 = U U 24U U 当负载电阻R L =U U 时，负载可获得大功率，此种情况称为 R L 与R S 匹配。 最大功率问题可推广至可变化负载R L 从含源一端口获得功率的情况。将含源一端口（如图b ）用戴维宁等效电路来代替，其参数为U UU 与U UU ，当满足R L = U UU 时，R L 将获得最大功率。 P Lmax =U UU 24U UU 我们还可以通过对关于功率P 的函数求导来得出同样的结论 对P 求导： 匹配条件 R L = U UU 最大功率 P Lmax =U UU 24U UU 四．解题步骤 Pmax RL P
戴维南定理 学号：姓名：成绩: 一实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a 等效后的电路图如下b所示 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 实验内容及结果 1?计算等效电压和电阻 计算等效电压：畀豊，电桥平衡。Uoc = RI R1R3 =2.6087V。 J1 R1 R2 I V1 20 V T 1.8k Q R11 2 ―*| 2.2k Q 220 Q R22 AA/V 270 Q Key = A L_ <4.7k Q W Key=A 50% R33 330 Q R3 270 Q XMM2 XMM1 R4 几50% Key=A
2.用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如 下图所示 Ro=250.335 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 Uo=2.609V 3.用 Multisim 仿 真数据 等效电压 Uoc=2.609V 等效电阻Ro=250.355欧姆 原电路数据 V1 20 V R1 1.8k Q R2 AA/V 220 Q J1 Q ------ O ------ Key = A XMM2 R11 -WV- 2.2k Q R33 330 Q 0 R22 ■AAAr 270 Q XMM1 50% 计算等效电阻: R= f r 1 R2 + 1 R22 + 1 1 1 1 + + < R1 R3 丿 < R11 R33 =250.355 仿真验证戴维南定理 1 1 s
湖北科技学院计算机科学与技术学院 《电路与电子技术》实验报告 学号 姓名 实验日期： 实验题目：戴维南定理的验证 【实验目的】 1. 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 【实验器材】 数字万用表，实验电路箱，导线若干 【实验原理】 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us 等于这个有源二端网络的开路电压Uoc ，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零，理想电压源视为短接，理想电流源视为开路时的等效电阻。 【实验内容与记录】 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0 在有源二端网络输出端开路时 用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc 然后再将其输出端短路 用电流表测其短路电流Isc 则等效内阻为R0= Isc Uoc ， 如果二端网络的内阻很小 若将其输出端口短路 则易损坏其内部元件 因此不宜用此法。 (2) 伏安法测R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线 ，根据 外特性曲线求出斜率tan α, 则内阻 Ro= tan α= Isc Uoc 也可以先测量开路电压Uoc, 再测量电流为额定值IN 时的输出 端电压值UN,则内阻为 R0=In Un Uoc 。 (3) 半电压法测R0 当负载电压为被测网络开路电压的一半时,负载电阻(由电阻箱的读数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻值。 4) 零示法测UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时 用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内 阻的影响，往往采用零示测量法，零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压 ，即为被测有源二端网络的开路电压。
戴维南定理 学号： 姓名： 成绩： 一 实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a 50% 等效后的电路图如下b 所示 50% 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 二 实验内容及结果 ⒈计算等效电压和电阻 计算等效电压：电桥平衡。∴=,33 113 1R R R R Uoc= 3 11R R R +=2.6087V 。
计算等效电阻：R= ????? ? ? ?++ + ????? ? ? ?++ 3311111 221 31111 21 R R R R R R =250.355 ⒉用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示 Ro=250.335 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 50% Uo=2.609V ⒊用Multisim 仿真验证戴维南定理 仿真数据 原电路数据
-1012 345 678电流/m A 电压/V
通过OriginPro 软件进行绘图，两条线基本一致。 2 4 6 8 电流/m A 电压/V 由上面的数据及图线得知等效前后不影响电路的外特性，即验证了戴维南定理。 三 结论及分析 本实验，验证了戴维南定理即等效前后的电路的外特性不改变。 进行板上实验时，存在一定的误差，而使电路线性图不是非常吻合。可能是仪器的误差，数据不能调的太准确，也可能是内接和外接都有误差。 本实验最大的收获是学会用一些仿真软件，去准确的评估实际操作中的误差。 改进的地方是进行测量时取值不能范围太窄，要多次反复测量以防实验发生错误。
实验二戴维南定理 一、实验目的 验证戴维南定理，了解等效电路的概念 二、实验器材 1．1台型号为RTDG－3A或RTDG－4B 的电工技术实验台 2．1个型号为RTDG－08的的实验电路板，含有可变电阻箱 3．1块型号为RTDG－02的戴维南定理实验电路板 4．1台型号为RTT01－2 直流电压／电流表 5．1块型号为UT70A 的数字万用表 6．1个1kΩ的电位器 三、实验内容 验证戴维南定理，即验证：任何一个有源二端网络，都可以用一个电压源和电阻的串联电路来等效替代，其中电压源的大小等于有源二端网络在端口处的开路电压U OC，串联电阻等于将有源二端网络转变为无源二端网络后在端口处的等效电阻R O。 四、实验原理图 I 10 图2－1 被测有源二端网络
L 图2－2 戴维南等效电路 五、实验过程 （1）在实验台左侧面闭合实验台总电源开关。 （2）在实验台正面电源控制区按下启动按键。 （3）打开实验台上恒压源和恒流源的电源开关，按照实验电路要求设定合适的电源输出粗调档位，调节恒压源输出旋纽并用直流电压表监测，使输出电压数值为U s=12V；调节恒流源的输出旋纽，使输出电流数值为I s=10mA。 （4）在实验台上放好一台编号为RTDG—02的实验挂箱，戴维南定理实验电路在挂箱的中部。 （5）按照实验电路图2-1连线。把网络端口处的开关向右接至A、B端口处。按照图中的位置分别将电压源和电流源接入实验电路。 （6）用直流电压表和直流毫安表在含源二端网络的端口A、B处分别测量含源二端网络的开路电压U oc（开关接至右侧，不接负载电阻）和短路电流I sc（开关接至左侧短路处），将测量结果记入表2—1中。 （7）按照表2—1中的测量数据，计算二端网络的等效电阻R o，将计算结果记入表2—1中。（8）在含源二端网络的端口A、B处接入可调电阻箱R L，按照表2—2设定R L的电阻值，用直流电压表和直流毫安表分别测量出与其相对应的电压U AB和电流I AB，将测量结果记入表2—2中。 （9）用数字万用表的欧姆档监测，调节图2—2中1kΩ的电位器，使其电阻值与有源二端网络的等效电阻R o相等（此时应断电测量，该电路中1kΩ的电位器不能通电）；调节实
学号：27 姓名：李昕怡成绩： 一、实验目的 1．深刻理解和掌握戴维南定理. 2．掌握测量等效电路参数的方法. 3．初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图的方法. 4．初步掌握Multisim软件中的Multimeter、Voltmeter、Ammeter等仪表的使用方法以及DC Operating Point、Parameter Sweep等SPICE 仿真分析方法. 5．掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使用方法. 二、实验原理及思路 实验基本原理：一个含独立源、线性电阻和受控源的一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换，其等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等效电阻等于将该一端口网络中所有独立源都置为零后的输入电阻。这一定理称为戴维南定理。 实验原理图如下： 测试等效电压方法：直接用万用表电压档测量被测电路的开路电压。 测试等效电阻的方法：将电路中所有电压源短路，所有电流源开路，用万用表电阻档测量。 验证思路及方法：首先测量原电路的等效电压和等效电阻，加上负载后改变负载的值测量负载电流和负载电压。然后，以等效电压为电压源，等效电阻为电路电阻，加上相同的负载，改变负载的值测量负载电流和负载电压。比较两电路负载电流和负载电压的值，若相同，则戴维南定理得证。 三、实验内容及结果 1.计算等效电压和等效电阻 u oc =，R o =250 Ω 2.用Multisim绘制原理图 3.测量方法 等效电压：点击开始仿真，将XMM1调至电压档读出数据； 等效电流：点击开始仿真，将XMM1调至电流档读出数据； 等效电阻：将电压源短路，点击开始仿真，将XMM1调至电阻档读出数据。 4.测量结果 等效电压测量值：