实验六戴维南定理――有源二端网络等效参数的测定(精)

戴维南定理有源⼆端⽹络等效参数的测定实验⼆、戴维南定理有源⼆端⽹络等效参数的测定⼀、实验⽬的1．验证戴维南定理的正确性2．掌握测量有源⼆端⽹络等效参数的⼀般⽅法。

⼆、原理说明及测量⽅法1．任何⼀个线性含源⽹络，如果仅研究其中⼀条⽀路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是⼀个有源⼆端⽹络（或称为含源⼀端⼝⽹络）。

戴维南定理指出：任何⼀个线性有源⽹络，总可以⽤⼀个等效电压源来代替，次电压源的电动势Es等于这个有源⼆端⽹络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该⽹络中所有独⽴源都置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻。

Uoc和Ro称为有源⼆端⽹络的等效参数。

2.有源⼆端⽹络等效参数的测量⽅法（1）开路电压法、短路电流法（⼆端⽹络内阻很低时，不宜采⽤此法）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，然后再⽤电流表直接接到输出端测其短路电流Isc，则内阻Ro为表3-1（2）伏安法⽤电压表、电流表测出有源⼆端⽹络的外特性如图3-1所⽰。

根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻Ro为图3-1伏安法主要测量开路电压及电流为额定值I N时的输出端电压U N，则内阻为(3)半电压法如图3-2所⽰，当负载电压为被测⽹络开路电压⼀半时，负载电阻R L即为被测有源⼆端⽹络的等效内阻值。

图3-2 （4）零⽰法在测量具有⾼内阻有源⼆端⽹络的开路电压时，⽤电压表进⾏直接测量会造成较⼤的误差，为了消除电压表内阻的影响，采⽤零⽰测量法，如图3-3所⽰。

图3-3原理：⽤⼀低内阻稳压电源于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Uoc。

图3-4（a）图3-4b）三、实验仪器及材料1．可调直流稳压电源GP-4303TP2．电路原理试验箱KHDL-33．台式万⽤表DM-441B四、实验内容及步骤实验电路如图3-4（a）所⽰。

U OCI SC实验3。

3 有源二端网络等效参数的测量一、实验目的（1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路。

（2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。

（3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法. （4） 了解负载获得最大传输功率的条件. 二、实验仪器1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱 三、实验原理 1.有源二端网络任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。

有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源. 2。

戴维南等效电路及电路参数 戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，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U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ,其等效电阻RO 等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为U OC (U S )和R O 。

3.有源二端网络等效电阻R O 的测量方法： （1)伏安法测R O 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示.根据外特性曲线求出斜率tg ϕ，则电阻为R O =tg ϕ=IU∆∆(2）半电压法4。

负载获得最大功率的条件下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R O 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：L L OS L R R R U R I P 22⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==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，则可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值,是负载能从电源处获得最大的功率.R R L图1RL N 图2 U S根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的R L 为自变量，P 为应变量,并使0=LdR dP，即可求得最大功率传输的条件。

即RL=RO当满足RL=RO 时，负载从电源获得的最大功率为L SL L S L L O SR UR R U R RR U P 42222max =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=这时，称此电路处于“匹配”状态。

《电路基础》戴维南定理验证和有源二端口网络的研究实验一． 实验目的1． 用实验方法验证戴维南定理2． 掌握有源二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． 证实有源二端口网络输出最大功率的条件二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理一个含独立电源，受控源和线性电阻的二端口网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此二端口网络的开路电压，其等效内阻是二端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二端口网络的输入电阻（或称等效电阻）如图6-1所示。

图6-1 戴维南等效电路OC图6-2 有源二端口网络的开路电压OC U 和入端等效电阻i RU OC图6-3 直接测量OC U2． 开路电压的测定方法（1） 直接测量法当有源二端口网络的入端等效电阻i R 与万用表电压档的内阻V R 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压OC U 。

如图6-3所示。

（2） 补偿法当有源二端口网络的入端电阻i R 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。

图6-4中虚线框内为补偿电路，'S U 为另一个直流电压源，可变电阻器P R 接成分压器使用，G 为检流计。

当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路'A 、'B 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压OC U 。

由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。

图6-4 补偿法测量开路电压3． 入端等效电阻i R 的测定方法（1） 外加电源法将有源二端口网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被测网络成为无独立源的二端口网络，然后在端口上加一给定的电源电压"S U ，测量流入网络的电流I ，如图6-5所示。

U OCI SC实验3。

3 有源二端网络等效参数的测量一、实验目的（1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路. （2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。

（3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法. （4） 了解负载获得最大传输功率的条件。

二、实验仪器1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱 三、实验原理 1。

有源二端网络任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。

有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源. 2.戴维南等效电路及电路参数 戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，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U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ，其等效电阻RO 等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为U OC (U S ）和R O .3。

有源二端网络等效电阻R O 的测量方法： （1)伏安法测R O 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示.根据外特性曲线求出斜率tg ϕ，则电阻为R O =tg ϕ=IU∆∆（2）半电压法4.负载获得最大功率的条件下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R O 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：L L OS L R R R U R I P 22⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==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，则可求得不同的P 值,其中必有一个R L 值，是负载能从电源处获得最大的功率。

R R L图1RL N 图2 U S根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的R L 为自变量,P 为应变量，并使0=LdR dP，即可求得最大功率传输的条件。

即RL=RO当满足RL=RO 时，负载从电源获得的最大功率为L SL L S L L O SR UR R U R RR U P 42222max =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=这时，称此电路处于“匹配”状态. 四、实验步骤及数据 （一）伏安法测量戴维南等效电路参数（1）实验电路入图2所示.(2)调节直流稳压电源，使输出电压U 1=12V ，并保持不变. (3）将负载R L 开路,测网络a 、b 两端的开路电压U OC ，记录. (4）将负载R L 短路，测该支路短路电流I SC ，记录数据。

U OCI SC实验3.3 有源二端网络等效参数的测量一、实验目的（1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路. （2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。

（3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法。

（4） 了解负载获得最大传输功率的条件。

二、实验仪器1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱 三、实验原理 1。

有源二端网络任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一个支路的电压和电流,则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。

有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源. 2.戴维南等效电路及电路参数戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络,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U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ，其等效电阻RO 等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为U OC (U S ）和R O 。

3.有源二端网络等效电阻R O 的测量方法: （1）伏安法测R O 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示。

根据外特性曲线求出斜率tg ϕ，则电阻为R O =tg ϕ=IU∆∆（2)半电压法4.负载获得最大功率的条件下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R O 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：L L OS L R R R U R I P 22⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==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，则可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值，是负载能从电源处获得最大的功率。

R R L图1RL N 图2 U S根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的R L 为自变量，P 为应变量，并使0=LdR dP，即可求得最大功率传输的条件.即RL=RO当满足RL=RO 时,负载从电源获得的最大功率为L SL L S L L O SR UR R U R RR U P 42222max =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=这时，称此电路处于“匹配”状态。

电工实验—06戴维南定理验证和有源二端网络的研究一． 实验目的1． 用实验方法验证戴维南定理2． 掌握有源二端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． 证实有源二端网络输出最大功率的条件二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理一个含独立电源，受控源和线性电阻的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此二端网络的开路电压，其等效内阻是二端网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二网络的输入电阻（或称等效电阻）如图6-1所示。

图6-1 戴维南等效电路OC图6-2 有源二端网络的开路电压OC U 和入端等效电阻i RU OCb图6-3 直接测量OC U2． 开路电压的测定方法 （1） 直接测量法当有源二端网络的入端等效电阻i R 与万用表电压档的内阻V R 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压OC U 。

如图6-3所示。

（2） 补偿法当有源二端网络的入端电阻i R 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。

图6-4中虚线框内为补偿电路，'S U 为另一个直流电压源，可变电阻器P R 接成分压器使用，G 为检流计。

当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路'A 、'B 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压OC U 。

由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。

图6-4 补偿法测量开路电压3． 入端等效电阻i R 的测定方法（1） 外加电源法将有源二端网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被测网络成为无独立源的二端网络，然后在端口上加一给定的电源电压"S U ，测量流入网络的电流I ，如图6-5所示。

戴维南定理有源二端网络等效参数的测定一、实验目的1．验证戴维南定理的正确性2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二、原理说明及测量方法1．任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，次电压源的电动势Es等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源都置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻。

Uoc和Ro称为有源二端网络的等效参数。

2.有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压法、短路电流法（二端网络内阻很低时，不宜采用此法）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，然后再用电流表直接接到输出端测其短路电流Isc，则内阻Ro为表3-1UOC（V）ISC（mA）RO=Uoc/Isc (Ω) （2）伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示。

根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻Ro为图3-1伏安法主要测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压UN，则内阻为(3)半电压法如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻RL即为被测有源二端网络的等效内阻值。

图3-2（4）零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，采用零示测量法，如图3-3所示。

图3-3原理：用一低内阻稳压电源于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Uoc。

图3-4（a）图3-4b）三、实验仪器及材料1．可调直流稳压电源GP-4303TP2．电路原理试验箱KHDL-33．台式万用表DM-441B四、实验内容及步骤实验电路如图3-4（a）所示。

戴维南定理─有源二端网络等效参数测定在电路分析与设计中，戴维南定理是一个极其重要的概念和工具。

它为我们简化复杂的有源二端网络提供了有效的方法，使我们能够更轻松地理解和计算电路的特性。

接下来，让我们深入探讨一下戴维南定理以及有源二端网络等效参数的测定。

首先，我们要明白什么是有源二端网络。

简单来说，有源二端网络就是含有电源（独立电源或受控电源）的二端网络。

比如说，一个由电池、电阻和电容组成的简单电路就可以看作是一个有源二端网络。

那么，戴维南定理到底是什么呢？戴维南定理指出：任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为 E 的理想电压源和内阻 R₀串联的电源来等效代替。

其中，E 就是有源二端网络的开路电压，R₀则是有源二端网络中所有电源置零（即电压源短路，电流源开路）后，从端口看进去的等效电阻。

接下来，我们重点谈谈如何测定有源二端网络的等效参数，也就是E 和 R₀。

测定开路电压 E 相对来说比较简单。

我们可以直接使用电压表测量有源二端网络的开路电压。

但要注意，电压表的内阻要足够大，以减小对测量结果的影响。

如果有源二端网络的内阻较小，我们还可以通过计算的方法来得到开路电压。

比如，对于一个由已知参数的电源和电阻组成的简单有源二端网络，我们可以根据欧姆定律和基尔霍夫定律进行计算。

而测定等效内阻 R₀的方法就稍微复杂一些。

常见的方法有以下几种：一种是直接测量法。

当有源二端网络中的电源置零后，我们可以用万用表的电阻档直接测量从端口看进去的电阻。

但这种方法对于复杂的网络可能不太准确，因为网络中的电阻可能存在相互影响。

另一种常用的方法是短路电流法。

先测量有源二端网络的短路电流Isc，然后根据公式 R₀＝ E ／ Isc 计算出等效内阻 R₀。

但在实际操作中，短路电路可能会对电路元件造成损害，所以要谨慎使用。

还有一种方法是两次测量法。

在有源二端网络的端口外接一个已知电阻 R ，测量端口的电压 U 和电流 I 。

然后根据公式 R₀＝（E U) ／I 计算出 R₀。

实验二、戴维南定理有源二端网络等效参数的测定一、实验目的1．验证戴维南定理的正确性2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二、原理说明及测量方法1．任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，次电压源的电动势Es等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源都置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻。

Uoc和Ro称为有源二端网络的等效参数。

2.有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压法、短路电流法（二端网络内阻很低时，不宜采用此法）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，然后再用电流表直接接到输出端测其短路电流Isc，则内阻Ro为表3-1（2）伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示。

根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻Ro为图3-1伏安法主要测量开路电压及电流为额定值I N时的输出端电压U N，则内阻为(3)半电压法如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻R L即为被测有源二端网络的等效内阻值。

图3-2 （4）零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，采用零示测量法，如图3-3所示。

图3-3原理：用一低内阻稳压电源于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Uoc。

图3-4（a）图3-4b）三、实验仪器及材料1．可调直流稳压电源GP-4303TP2．电路原理试验箱KHDL-33．台式万用表DM-441B四、实验内容及步骤实验电路如图3-4（a）所示。

U OCI SC实验3。

3 有源二端网络等效参数的测量一、实验目的（1） 掌握有源二端网络的戴维南等效电路。

（2） 验证戴维南定理，加深对该定理的理解。

（3） 掌握测量有源二端网络等效参数测量的方法. （4） 了解负载获得最大传输功率的条件. 二、实验仪器1台直流稳压电源、1块数字万用表、1块直流毫安表、电工试验箱 三、实验原理 1.有源二端网络任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看做是一个有源二端网络。

有源二端网络包含线性电阻、独立电源和受控源. 2。

戴维南等效电路及电路参数 戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，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U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC ,其等效电阻RO 等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

戴维南等效电阻如下图所示，电路参数为U OC (U S )和R O 。

3.有源二端网络等效电阻R O 的测量方法： （1)伏安法测R O 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图所示.根据外特性曲线求出斜率tg ϕ，则电阻为R O =tg ϕ=IU∆∆(2）半电压法4。

负载获得最大功率的条件下图1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R O 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：L L OS L R R R U R I P 22⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==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，则可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值,是负载能从电源处获得最大的功率.R R L图1RL N 图2 U S根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式的R L 为自变量，P 为应变量,并使0=LdR dP，即可求得最大功率传输的条件。

即RL=RO当满足RL=RO 时，负载从电源获得的最大功率为L SL L S L L O SR UR R U R RR U P 42222max =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=这时，称此电路处于“匹配”状态。