实验3　戴维南定理和诺顿定理的验证

1.实验目的

（1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对定理的理解。

（2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

2.原理说明

（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一个有源二端网络或称为含源一端口网络。

戴维南定理：任何一个有源二端网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻串联的电源来等效代替。等效电源的电动势E是有源二端网络的开路电压UOC。等效电源的内阻R0等于有源二端网络所有独立源均置为零（理想电压源被视为短接，理想电流源被视为开路）后所得到的无源网络的等效电阻。

诺顿定理：任何一个有源二端网络都可以用一个电流为IS的理想电流源和内阻并联的电源来等效代替。等效电源的电流IS是有源二端网络的短路电流ISC。等效电源内阻R0的定义与戴维南定理中R0的定义相同。

UOC（E）和R0、ISC（IS）和R0被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（开路电压和短路电流法）。

将有源二端网络的输出端开路，可用电压表直接测量输出端的开路电压UOC；将输出端短路，可用电流表测量短路电流ISC；等效内阻。

如果有源二端网络的内阻很小，则当输出端短路时，易损坏内部元器件，不宜采用短路电流法。

3.实验设备与元器件

（1）可调直流稳压电源（0～30V）。

（2）可调直流恒流源（0～500mA）。

（3）直流数字电压表（0～200V）。

（4）直流数字毫安表（0～2000mA）。

（5）可调电阻箱（0～99999.9Ω）。

（6）电位器（1kΩ/5W）。

（7）戴维南定理实验电路板。

4.实验内容

被测有源二端网络如图3-1（a）所示。

（1）用开路电压、短路电流法测量戴维南等效电路的UOC、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按如图3-1（a）所示接入稳压电源US=12V和恒流源IS=10mA，不接入RL，测量UOC和ISC，并计算出R0（测量UOC时，不接入毫安表），将相应的数据记录在表3-1中。

（2）负载实验。按如图3-1（a）所示接入RL，改变RL的阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，将相应的数据记录在表3-2中。

（3）验证戴维南定理。从可调电阻箱上取得按实验内容（1）所得的等效电阻RO后，与直流稳压电源（调到实验内容（1）时所测得的开路电压UOC）串联，如图3-1（b）所示，仿照实验内容（2）测量外特性，对戴维南定理进行验证，将相应的数据记录在表3-3中。

（4）验证诺顿定理。从可调电阻箱上取得按实验内容（1）所得的等效电阻R0后，与直流恒流源（调到实验内容（1）时所测得的短路电流ISC）并联，如图3-2所示，仿照实验内容（2）测量外特性，对诺顿定理进行验证。

5.实验注意事项

（1）测量时，应注意直流恒流源量程的更换。

（2）改接线路时，要关掉电源。

6.预习思考题

（1）在测量戴维南或诺顿等效电路的参数时做短路实验，测量ISC的条件是什么？在实验中可否直接做负载短路实验？请在实验前对图3-1（a）预先进行计算，以便调整实验线路，并可在测量时准确地选择仪表的量程。

（2）说明测量有源二端网络开路电压和等效内阻的几种方法，并比较其优、缺点。

7.实验报告

（1）根据实验内容（2）、（3）、（4）分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，并分析产生误差的原因。

（2）在报告中要进行实验数据的处理和误差原因的分析（做出曲线后，再用相对误差或绝对误差进行分析）。