电路基础实验指导书 (3)

七、实验报告

1. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。

2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。

3. 通过实验步骤6及分析表格6-2的数据，你能得出什么样的结论？

4. 心得体会及其他。

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实验五 电压源与电流源的等效变换

一、实验目的

1. 掌握电源外特性的测试方法。

2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明

1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。

2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。

3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导go相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。

一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：

Is＝Us／Ro，go＝1/Ro 或 Us＝IsRo，Ro＝ 1/ go 。 如图7-1所示。

＋I＋＋IIs=US/R0－g0=1/R0 ＋ISg0URLUsURL－R0US=Is.R0R0=1/g0－图 7-1

三、实验设备 序号 1 2 名 称 可调直流稳压电源 可调直流恒流源 型号与规格 0~30V 0~200mA 12

数量 1 1 备 注 3 4 5 6 7

直流数字电压表 直流数字毫安表 万用表 电阻器 可调电阻箱 0~200V 0~200mA 51Ω，200Ω 300Ω，1KΩ 0~99999.9Ω 1 1 1 1 自备 DGJ-05 DGJ-05 四、实验内容

1. 测定直流稳压电源与实际电压源的外特性 (1)

－6V＋＋按图7-2接线。Us为＋6V直流稳压电源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。

mA－＋＋mA－USR1200Ω＋R1US＋200ΩV－－6VV－R2 470ΩR051ΩR2

图 7-2 图 7-3 U（V） I（mA） 470Ω (2) 按图7-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 U（V） I（mA） 2. 测定电流源的外特性

按图7-4接线，Is为直流恒流源，调节其输出为10mA，令Ro分别为1KΩ和∞（即接入和断开），调节电位器RL（从0至470Ω），测出这两种情况下的电压表和电流表的读 数。自拟数据表格，记录实验数据。

3. 测定电源等效变换的条件

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先按图7-5（a）线路接线，记 录线路中两表的读数。然后利用图 7-5(a)中右侧的元件和仪表，按图 7-5(b)接线。调节恒流源的输出电流 IS，使两表的读数与7- 5(a)时的数值 相等，记录Is之值，验证等效变换 条件的正确性。

－10mA＋＋mA－ISR01K＋RL 470ΩV－或∞ 图7-4 ＋

mA－＋ US

＋IS＋ 6V－ V200Ω RS51Ω－－ (a) 图 7-5

＋mA－＋RS120Ω510ΩV－(b)五、实验注意事项

1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。 2. 换接线路时，必须关闭电源开关。 3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。 六、预习思考题

1. 通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？

2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ 七、实验报告

1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。 2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。 3. 心得体会及其他。

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实验六 戴维南定理和诺顿定理的验证 ──有源二端网络等效参数的测定

一、实验目的

1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，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。 二、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。

诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。

Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0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、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 Uoc UUoc R0＝ ──

Isc

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

OΔUφABΔIIIsc用电压表、电流表测出有源二端网 图8-1 络的外特性曲线，如图8-1所示。 根据 外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻 △U Uoc

R0＝tgφ＝ ──＝── 。 △I Isc

也可以先测量开路电压Uoc，

被测有R0源网US络RLUoc/2V再测量电流为额定值IN时的输出

图8-2

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