电工技术电工学及电气设备实验指导主编：赵法起艺山东农业大学机械与电子工程学院生使用pdtacuorTneointH
1 电工技术 电工学及电气设备 实验指导 主编：赵法起 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
目录一、基本电工仪表的使用及测量误差的计二、叠加原理的验证.三、戴维南定理及实验电路的设计四、日光灯电路及功率因数的提高12五、三相负载星形连接··16六、三相负载三角形连接·:19七、变压器空载、短路实验-22八、三相异步电动机的起动实验261PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
1 目 录 一、基本电工仪表的使用及测量误差的计算.１ 二、叠加原理的验证.５ 三、戴维南定理及实验电路的设计.8 四、日光灯电路及功率因数的提高.1 2 五、三相负载星形连接.16 六、三相负载三角形连接.19 七、变压器空载、短路实验.22 八、三相异步电动机的起动实验.26 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
实验一基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、实验目的（1）熟悉常用基本电工仪表的使用与注意事项。（2）熟悉电压源、电流源的使用与注意事项。（3）掌握电压表、电流内电阻的测量方法。（4）熟悉电工仪表测量误差的计算方法。二、原理说明1.为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。RAIA2.用“分流法”测量电流表的内阻(A如图1-1所示。A为被测内阻(R)的直流电流RB表。测量时先断开开关S，调节电流源的输出电流IIs使A表指针满偏转。然后合上开关S，并保持I值不s变，调节电阻箱RB的阻值，使电流表的指针指在1/2Ri满偏转位置，此时有I=Is=/2..RA=RB//RI图1-1可调电流源R，为固定电阻器之值，R.可由电阻箱的刻度盘上读得。3.用分压法测量电压表的内阻。如图1-2所示。V为被测内阻(Rv)的电压表。SRy测量时先将开关S团合，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然后RiRB断开开关S，调节RB使电压表V的指示值减半。此时有：Rv=RB+R电压表的灵敏度为：S=Rv/U（2/V）。式中U为电压表满偏时的电压值。图1-2可调稳压源4.仪表内阻引起的测量误差（通常称之为方法误差，而仪表本身结构引起的误差称为仪表基本误差）的计算。1PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
1 实验一 基本电工仪表的使用及测量误差的计算 一、实验目的 （1）熟悉常用基本电工仪表的使用与注意事项。 （2）熟悉电压源、电流源的使用与注意事项。 （3）掌握电压表、电流内电阻的测量方法。 （4）熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 二、原理说明 1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测 电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的指 针式电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有 的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪 表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以 下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。 2. 用“分流法”测量电流表的内阻 如图 1-1 所示。A 为被测内阻(RA)的直流电流 表。测量时先断开开关 S，调节电流源的输出电流 I 使 A 表指针满偏转。然后合上开关 S，并保持 I 值不 变，调节电阻箱 RB的阻值，使电流表的指针指在 1/2 满偏转位置，此时有 IA＝IS＝I/2 ∴ RA＝RB∥R1 R1 为固定电阻器之值，RB 可由电阻箱的刻度盘上读 得。 3. 用分压法测量电压表的内阻。 如图 1-2 所示。 V 为被测内阻(RV)的电压表。 测量时先将开关 S 闭合，调节直流稳压电源的 输出电压，使电压表 V 的指针为满偏转。然后 断开开关 S，调节 RB使电压表 V 的指示值减半。 此时有：RV＝RB＋R1 电压表的灵敏度为：S＝RV/U (Ω/V) 。 式 中 U 为电压表满偏时的电压值。 4. 仪表内阻引起的测量误差（通常称之为方 法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基 本误差）的计算。 + _RA IA RB R1 I S + _ A S 图 1-1 可调电流源 V R RV B S R1 + + 图 1-2 可调稳压源 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
（1）以图1-3所示电路为例，Ri上的电压为R2Ri1U，若R,=R2，则UR1=UURI+2R+R2A现用一内阻为Ry的电压表来测量UR1值，当RyRR与R并联后，RAB以此来替代RRv+RiRvR1BRv+RU上式中的RI，则得UR1图1-3测试电路RvR;+R2R+RiRvR;Rv+RIR绝对误差为△U=URI-URI=U(RvRiR+R2+R,Ry+R,-R'RU化简后得AURv(R; +2R,R2+R)+R;R2(Ri+R2)U若R,=R,=Ry，则得△UT6U'RI-URi-U/6相对误差△U%X100%X100%=-33.3%URIU/2由此可见，当电压表的内阻与被则电路的电阻相近时，测量的误差是非常大的。（2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻Rx的电流Is及其两端的电压降UR，则其阻值Rx=Ur/IR。实际测量时，有两种测量线路，即：相对于电源而言，①电流表A（内阻为R）接在电压表V（内阻为Ry）的内侧：②A接在V的外测。两种线路见图1-4 (a)、(b)。由线路（a）可知，只有当Rx>RA时，RA的分压作用才可忽略不计，V的读数接近于Rx两端的电压值。图（b）的接法称为电流表的外接法。实际应用时，应根据不同情况选用合适的测量线路，才能获得较准确的测量结果。以下举一实例。在图1-4中，设：U=20V，RA=100Q，Ry=20KQ。假定Rx的实际值为10KQ。如果采用线路（a)测量，经计算，A、V的读数分别为2.96mA和19.73V，故Rx=19.73:2.96=6.667(KQ),相对误差为：（6.667-10）10×100=33.3(%)2PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
2 （1）以图1-3 所示电路为例，R1上的电压为 R1 1 UR1＝─── U，若 R1＝R2，则 UR1＝─ U 。 R1＋R2 2 现用一内阻为 RV的电压表来测量 UR1值，当 RVR1 RV与 R1并联后，RAB＝───，以此来替代 RV＋R1 RVR1 ──── RV＋R1 上式中的 R1，则得 U'R1＝────── U RVR1 ───＋R2 RV＋R1 RVR1 ──── RV＋R1 R1 绝对误差为△U＝U'R1－UR1＝U(─────— － ────) RVR1 R1＋R2 ───＋R2 RV＋R1 －R 2 1R2U 化简后得 △U＝───────────────── RV(R2 1＋2R1R2＋R 2 2 )＋R1R2(R1＋R2) U 若 R1＝R2＝RV，则得△U ＝－─ 6 U'R1－UR1 -U/6 相对误差 △U％＝─────×100％＝──×100％＝－33.3% UR1 U/2 由此可见，当电压表的内阻与被则电路的电阻相近时，测量的误差是非常大的。 （2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻 RX 的电流 IR 及其两端的电压降 UR，则其阻值 RX=UR/IR。实际测量时，有两种测量线路，即：相对于电源而言，①电流表 A（内阻为 RA）接在电压表 V（内阻为 RV）的内侧；②A 接在 V 的外测。两种线路见图 1-4（a）、（b）。 由线路（a）可知，只有当 RX＜＜RV 时，RV 的分流作用才可忽略不计，A 的读数接 近于实际流过 RX的电流值。图（a）的接法称为电流表的内接法。 由线路(b)可知，只有当 RX＞＞RA时，RA的分压作用才可忽略不计，V 的读数接近于 RX两端的电压值。图（b）的接法称为电流表的外接法。 实际应用时，应根据不同情况选用合适的测量线路，才能获得较准确的测量结果。以 下举一实例。 在图 1-4 中，设：U=20V，RA=100Ω，RV=20KΩ。假定 RX的实际值为 10KΩ。 如果采用线路(a)测量，经计算，A、V 的读数分别为 2.96mA 和 19.73V，故 RX=19.73÷2.96=6.667(KΩ), 相对误差为：（6.667－10）÷10×100=－33.3 (%) R R A V B Rv U 2 1 图 1-3 测试电路 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
如果采用线路（b）测量，经计算，A、V的读数分别为1.98mA和20V，故Rx=201.98=10.1(KQ),相对误差为：（10.1一10）÷10×100=1（%）RARXPURxVR(a)(b)图1-4伏安法测量电阻三、实验设备序号名称型号与规格数量备注10~30V二路可调直流稳压电源21可调恒流源0~200mA31自备指针式万用表MF-47或其他14可调电阻箱0~9999.9QDGJ-055电阻器按需选择DGJ-05四、实验内容1.根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47型或其他型号）直流电流0.5mA和5mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。R.可选用DGJ-05中的电阻箱（下同）。R计算内阻RAS断开时的表S闭合时的表RB被测电流表量限(2)()读数（mA）读数（mA）(Q)0.5mA5 mA2.根据“分压法”原理按图1-2接线，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V档量限的内阻。被测电压表RBRSS闭合时表读S断开时表读计算内阻Rv量限数(V)数(V)(KQ)(KQ)(α /v)(KQ)2.5V10V3PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
3 如果采用线路(b)测量，经计算，A、V 的读数分别为 1.98mA 和 20V，故 RX=20÷1.98=10.1(KΩ), 相对误差为：（10.1－10）÷10×100=1 (%) 三、实验设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0~30V 二路 2 可调恒流源 0~200mA 1 3 指针式万用表 MF-47 或其他 1 自备 4 可调电阻箱 0~9999.9Ω 1 DGJ-05 5 电阻器 按需选择 DGJ-05 四、实验内容 1. 根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47 型或其他型号）直流电流 0.5mA 和 5mA 档量限的内阻。线路如图 1-1 所示。RB可选用 DGJ-05 中的电阻箱（下同）。 被测电流表量限 S 断开时的表 读数（mA） S 闭合时的表 读数（mA） RB （Ω） R1 （Ω） 计算内阻 RA （Ω） 0.5 mA 5 mA 2. 根据“分压法”原理按图 1-2 接线，测定指针式万用表直流电压 2.5V 和 10V 档量 限的内阻。 被测电压表 量 限 S 闭合时表读 数（V） S 断开时表读 数（V） RB (KΩ) R1 (KΩ) 计算内阻 RV （KΩ） S (Ω/V) 2.5V 10V + - U R R R A + - V A V X + - U R R R + A - V A V X （a） (b) 图 1-4 伏安法测量电阻 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
3.用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R，上的电压U'RL之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。绝对误差相对误差Riov计算值URI实测值UR1URiR2(k)(V)(V)AU(U/U)X100%12V10K250KQ五、实验注意事项1.在开启DG04挂箱的电源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小（逆时针旋到底），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据需要缓慢调节。2.当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。3.电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接，并且都要注意正、负极性与量程的合理选择。4.实验内容1、2中，R的取值应与RB相近。5.本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实验中所列的电流、电压量程及选用的RB、R等均会不同。实验时应按选定的表型自行确定。六、思考题1.根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻，可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻？2.用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。七、实验报告1.列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。2.分析实验结果，总结应用场合。3.对思考题的计算。4.其他（包括实验的心得、体会及意见等）。4PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
4 3. 用指针式万用表直流电压 10V 档量程测量图 1-3 电路中 R1上的电压 U’R1之值，并 计算测量的绝对误差与相对误差。 U R2 R1 R10V (kΩ) 计算值 UR1 （V） 实测值 U’R1 (V) 绝对误差 ΔU 相对误差 (ΔU/U)×100% 12V 10KΩ 50KΩ 五、实验注意事项 1. 在开启 DG04 挂箱的电源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小（逆时 针旋到厎），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到 2mA 档，输出细调旋钮应调至最小。接通电 源后，再根据需要缓慢调节。 2. 当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必 须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。 3. 电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接， 并且都要注意正、负极性 与量程的合理选择。 4. 实验内容 1、2 中，R1的取值应与 RB相近。 5. 本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实验中所列的电 流、电压量程及选用的 RB、R1等均会不同。实验时应按选定的表型自行确定。 六、思考题 1. 根据实验内容 1 和 2，若已求出 0.5mA 档和 2.5V 档的内阻，可否直接计算得出 5mA 档和 10V 档的内阻？ 2. 用量程为 10A 的电流表测实际值为 8A 的电流时，实际读数为 8.1A，求测量的绝 对误差和相对误差。 七、实验报告 1. 列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。 2. 分析实验结果，总结应用场合。 3. 对思考题的计算。 4. 其他（包括实验的心得、体会及意见等）。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
实验二叠加原理的验证一、实验目的1.验证叠加定理；2.正确使用直流稳压电源和万用表；3.加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。三、实验设备序号名称数量备注型号与规格1二路直流稳压电源0~30V可调21万用表自备31直流数字电压表0~200V41直流数字毫安表0~200mV51送加原理实验电路板DGJ-03四、实验内容实验线路如图2-1所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。5102IiA125102FBRIR2I12V+6VUiKDUSO1SRs3300R35109+CDER49K4In40072-1实验线路1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U,和U，处。5PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
5 实验二 叠加原理的验证 一、实验目的 1.验证叠加定理； 2.正确使用直流稳压电源和万用表； 3.加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。 二、原理说明 叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或 其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的 代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小 K 倍时，电路的响 应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小 K 倍。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 直流稳压电源 0~30V 可调 二路 2 万用表 1 自备 3 直流数字电压表 0~200V 1 4 直流数字毫安表 0~200mV 1 5 迭加原理实验电路板 1 DGJ-03 四、实验内容 实验线路如图 2-1 所示，用 DGJ-03 挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。 1. 将两路稳压源的输出分别调节为 12V 和 6V，接入 U1和 U2处。 F 1 2 2-1 实验线路 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
2.令U电源单独作用（将开关K1投向U.侧，开关K,投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表2-1。表 2-1数据记入表UiU2112UABUADUbEUEA测量项目13Ua(M)(M)(M)M)(M)(M)(M)实验内容(mA)(mA)(mA)U,单独作用U单独作用U、U共同作用2U,单独作用3.令U,电源单独作用（将开关K，投向短路侧，开关K，投向U侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表2-1。4.令U,和Uz共同作用（开关K，和K，分别投向U,和Uz侧），重复上述的测量和记录，数据记入表2-1。5.将U2的数值调至+12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表2-1。6.将R（330Q）换成二极管1N4007（即将开关K，投向二极管IN4007侧），重复1~5的测量过程，数据记入表2-2。7.任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。表2-2.数据记入表UiU212UABUaUbe测量项目IUADUEAm)M)(M)MM(M)(M)实验内容(mA)(mA)(mA)U,单独作用U,单独作用U、U共同作2U,单独作用五、实验注意事项1.用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的十、一号后，记入数据表格。2.注意仪表量程的及时更换。六、预习思考题1.在叠加原理实验中，要令U、U，分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U或U）短接置零？6PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
6 2. 令 U1电源单独作用（将开关 K1投向 U1侧，开关 K2投向短路侧）。用直流数字电 压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表 2-1。 表 2-1 数据记入表 测量项目 实验内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同作用 2U2单独作用 3. 令 U2电源单独作用（将开关 K1投向短路侧，开关 K2投向 U2侧），重复实验步骤 2 的测量和记录，数据记入表 2-1。 4. 令 U1和 U2共同作用（开关 K1和 K2分别投向 U1 和 U2侧）， 重复上述的测量和记 录，数据记入表 2-1。 5. 将 U2的数值调至＋12V，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表 2-1。 6. 将 R5（330Ω）换成二极管 1N4007（即将开关 K3投向二极管 IN4007 侧），重复 1～ 5 的测量过程，数据记入表 2-2。 7. 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容 4 的测量和记录，再根据测量结果判断 出故障的性质。 表 2-2 数据记入表 测量项目 实验内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同作用 2U2单独作用 五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性， 正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。 2. 注意仪表量程的及时更换。 六、预习思考题 1. 在叠加原理实验中，要令 U1、U2 分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用 的电源（U1或 U2）短接置零？ PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的送加性与齐次性还成立吗？为什么？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2-2的数据，你能得出什么样的结论？4.心得体会及其他。7PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn
7 2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成 立吗？为什么？ 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 2-2 的数据，你能得出什么样的结论？ 4. 心得体会及其他。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
实验三戴维南定理及实验电路的设计一、实验目的1.加深对戴维南定理的理解：2.加深对“等效”电路概念的理解；3.熟练掌握正确使用万用表和直流稳压电源4.掌握用实验方法证明定理的操作技能5.学会合理运用仪表测量参数并减小测量误差：6.学习实验电路的设计方法。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Ro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Ro定义同戴维南定理。Uoc（Us）和Ro或者Isc（Is）和Ro称为有源二端网络的等效参数。小2、有源二端网络等效参数的测量方法Uo（1）开路电压、短路电流法测Ro在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接AU测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短A路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为UocRo=图3-1有源二端网络的外特性曲线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。被测(2）伏安法测RoRoUoc/2有用电压表、电流表测出有源二端网RL[V1源络的外特性曲线，如图3-1所示。根据UsO网 外特性曲线求出斜率tgΦ，则内阻络AUUocRo=tgΦ=△IIsc图3-2半电压法测Ro8PDF文件使用”pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
8 实验三 戴维南定理及实验电路的设计 一、实验目的 1.加深对戴维南定理的理解； 2.加深对“等效”电路概念的理解； 3.熟练掌握正确使用万用表和直流稳压电源； 4.掌握用实验方法证明定理的操作技能； 5.学会合理运用仪表测量参数并减小测量误差； 6.学习实验电路的设计方法。 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 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 用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性曲线，如图 3-1 所示。 根据 外特性曲线求出斜率 tgφ，则内阻 △U Uoc R0＝tgφ＝ ──＝── 。 △I Isc 被 测 有 源 网 络 V U U R0 RL oc/2 S 图 3-2 半电压法测 R0 U I A B I U O ΔU ΔI φ s c o c 图 3-1 有源二端网络的外特性曲线 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn