长江大学：《电工学实验》课程教学课件（PPT讲稿）1.戴维南定理的验证

戴维南定理的验证一、实验目的1.1.熟悉直流稳压电源、数字万用表及实验箱的使用1.2、掌握有源二端电路等效参数的伏安法半压法和零示法等典型测量方法验证戴维南定理1.3、2、实验仪器设备及其使用简介2.1、实验仪器设备1台（或SS1972F型）SS3323直流稳压电源快怡歧20UA58型数字万用表3电路实验箱O精密电位器各种电阻若干。4D2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 1 1.1、熟悉直流稳压电源、数字万用表及实验箱的使用。 1.2、掌握有源二端电路等效参数的伏安法、半压法和零示法 等典型测量方法。 1.3、验证戴维南定理。 2.1、实验仪器设备 1） SS3323直流稳压电源 1台 （或 SS1972F型） 2） UA58型数字万用表 1 块 3）电路实验箱 1台 4）精密电位器 2支、各种电阻若干。 2、实验仪器设备及其使用简介 1、实验目的 一、戴维南定理的验证

2.2、SS1972F直流稳压电源使用说明图-1SS1792F可跟踪直流稳定电源30V/3A-30V/3A石家庄市天线电四厂电压CH2电压188.8跟踪电流电流CH1显示显示显示按键显示选择选择(11)(I)调流调压调流调压电源银踪-开关电压电流电压电流开独立旋钮旋钮旋钮旋钮输出3+输出1输出2按下跟踪键，CH1为主动可调电源，CH2电源跟踪CH1，两电源串联使用提高输出电压：联使用扩大输出电流22025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 2 电源 开关 输出1 输出2 电压 旋钮 电流 旋钮 电压 显示 显示 选择 电流 显示 电压 旋钮 电流 旋钮 CH2 跟踪 CH1 按键 电压 显示 显示 选择 电流 显示 输出3 按下跟踪键，CH1为主动可调电源，CH2电源跟踪CH1，两电源串联 使用提高输出电压；并联使用扩大输出电流。 2.2、SS1972F直流稳压电源使用说明 图- 1 2025/11/15 长江大学 龙从玉 2

2.3、数字万用表的使用功能UT58数字万用表面板中有开关键k转换旋钮与锁定键。如图-1。直流电压的测量D①将黑表笔插COM孔，红表笔插VIQ孔A Connect TestLeads②将功能旋钮置于直流电压V段合适量程O9将两测试笔跨接到待测电路上。V锁定开关③直接读取测量电压值HOF200g100uP若仅显示“1.”表示过量程，应换更大POWERa200k的量程。*若显示电压值前有“”号，则O72Ma表笔接极性接反了。功能2）电阻的测量20旋钮200①将黑表笔插COM孔，红表笔插VIQ孔100020mAm200m20②将功能旋钮置于电阻2量程段合适量程VO+UAmAVMIPUAMA将两测试笔跨接到待测电阻上。③直接读出显示的测量电阻值！，应换*若测量时仅显示长“1.”表示过量程更大的量程。*两表笔开路会显示过量程图-2UT58数字万用表3长江大学龙从玉2025/11/15

图-2 UT58数字万用表 2025/11/15 长江大学 龙从玉 3 1）直流电压的测量 ①将黑表笔插COM孔，红表笔插V/孔。 ②将功能旋钮置于直流电压V段合适量程， 将两测试笔跨接到待测电路上。 ③直接读取测量电压值 。 *若仅显示“1. ”表示过量程，应换更大 的量程。 *若显示电压值前有“－”号，则 表笔接极性接反了。 2）电阻的测量 ①将黑表笔插COM孔，红表笔插V/孔。 ②将功能旋钮置于电阻量程段合适量程， 将两测试笔跨接到待测电阻上。 ③直接读出显示的测量电阻值！ *若测量时仅显示 “1. ”表示过量程，应换 更大的量程。 *两表笔开路会显示过量程！ 开关 锁定 功能 旋钮 2.3、数字万用表的使用 UT58数字万用表面板中有开关键、功能 转换旋钮与锁定键。如图-1。 V

3.实验原理3.1、戴维南定理任何线性有源二端电路的外特性，都可用该电路的端电压与端口电流的伏安特性曲线来表示。戴维南定理：任何线性有源二端电路都可以用一个电压源与电阻串联的等效电路代换，其中电压源U大小就是有源二端电路的开路电压Uoc：等效内电阻R大小是有源二端电路除去电源的等效电阻Ro戴维南电路Ro有源二端网络戴维南DUoc定理的验证图·3戴维南定理示意图2025/11/15长江大学龙从玉

戴 维 南 电 路 2025/11/15 长江大学 龙从玉 4 戴维南定理：任何线性有源二端电路都可以用一个电压源与电 阻串联的等效电路代换，其中电压源U大小就是有源二端电路 的开路电压UOC；等效内电阻R大小是有源二端电路除去电源 的等效电阻RO 。 图- 3 戴维南定理示意图 3.1 、戴维南定理 任何线性有源二端电路的外特性，都可用该电路的端电压与 端口电流的伏安特性曲线来表示。 3、实验原理 有源 二端 网络 a b UOC ＋ UOC － RO UOC a b 戴维南 定理的验证 RL I RL I

3.2、线性有源二端电路等效参数的测量方法101伏安法测量电路内阻Ro：在改变外接电阻的状态下，测量二端电路端口的外特性曲线-伏安曲线如图-4，此特性曲线的斜率tanp=△U/N为此电路内阻Ro即：Ro=△U/NUoc事实上，开路电压法与短?路电流法是取伏安曲线上的两个特殊测量点AU短路法的使用前，应了解电路的特性，防止短路对Isc内电路的损坏0图-4有源二端网络伏安特性曲线2）开路电压短路电流法：分别测量二端电路端口开路电压Uoc，测量端口短路电流lsc则等效电阻：Ro=△U/N/=Uoc/lsc，如图-5。52025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 5 2）开路电压、短路电流法：分别测量二端电路端口开路电 压UOC，测量端口短路电流ISC。 则等效电阻：RO =∆U/∆I =UOC/ISC，如图-5。 图-4 有源二端网络伏安特性曲线 △I △U 3.2、线性有源二端电路等效参数的测量方法 0 I U 1）伏安法测量电路内阻RO：在改变外接电阻的状态下，测量 二端电路端口的外特性曲线-伏安曲线如图-4，此特性曲线的 斜率tanφ=∆U/∆I 为此电路内阻RO 即：RO=∆U/∆I 。 U0C ISC A B 事实上，开路电压法与短 路电流法是取伏安曲线上的 两个特殊测量点。 短路法的使用前，应了 解电路的特性，防止短路对 内电路的损坏

3.3、线性有源二端电路等效参数的测量方法3）半压法测量Ro：调节二端电路端口所外接电阻值RL，使UL=Uocl2，断开电路端口与电阻RL的连线，测量相应RL值则Ro=RL，如图-5。半压法是最常用的电路内阻测量法4）零示法测量Uoc：调节与单口网络并联的可调电源电压使二者的电压差V=0，测量相应UL值，UL=UoC。如图-6。零示法通常用来测量高内阻或小电流网络端口电压UV=0有源有源可调RL兰端兰端电源UL=Uoc/24网络Us电路RL'=Rob图-6零示法测开路电压Uoc图-5半压法测输出电阻Ro上述两种间接测量法又称替代测量法62025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 6 4）零示法测量UOC：调节与单口网络并联的可调电源电压， 使二者的电压差V=0，测量相应UL值，UL=UOC。如图-6。 零示法通常用来测量高内阻或小电流网络端口电压。 3） 半压法测量RO：调节二端电路端口所外接电阻值RL，使 UL’ =UOC/2，断开电路端口与电阻RL的连线，测量相应RL’ 值， 则RO=RL ’，如图-5。半压法是最常用的电路内阻测量法。 3.3、线性有源二端电路等效参数的测量方法 UL=UOC/2 RL’ =RO 图-5半压法 测输出电阻RO 有源 二端 网络 可调 电源 US V=0 图-6 零示法 测开路电压UOC 有源 二端 电路 a b UOC RL I UL 上述两种间接测量法又称替代测量法

实验内容与实验步骤4.1.用万用表测量图-7中电阻值0R1R2二端电用开路电压与半压法，测量有源二端电路1K2K路等效参数。记录在表-1中。表-1二端电路等效参数及元件参数R33KUs测量R1R2RoR3Uoc参数(KQ)(KQ)(KQ)(KQ)6v(M)理论值1.02.03.0测量值b图-7二端电路伏安特性实验电路UoC=Us*R3/(R1+R3)Ro=(R1lR3)+R24.2、测量有源二端电路的伏安特性：改变RL阻值，测量二端电路端口电压与电流，记录在表-2中，根据测量数据作有源二端电路的伏安特性曲线表-2有源二端电路伏安特性测量表0标称值1K2K3K10k5.1KRL=Ro=8负载RL测量值短路开路测量值0U(M)Uoc=Uoc/2=0实验值L(mA)Isc=72025/11/15长江大学龙从玉

UOC Uoc=Us*R3/(R1+R3)、RO=(R1∥R3)+R2 2025/11/15 长江大学 龙从玉 7 表-1 二端电路等效参数及元件参数 测量 参数 U0C (V) R0 (KΩ) R1 (KΩ) R2 (KΩ) R3 (KΩ) 理论值 1.0 2.0 3.0 测量值 4.2、测量有源二端电路的伏安特性：改变RL阻值，测量二端电路端口电压 与电流，记录在表-2中，根据测量数据作有源二端电路的伏安特性曲线。 表-2 有源二端电路伏安特性测量表 负载 RL 标称值 0 1K 2K 3K 5.1K 10k ∞ RL=R0= 测量值 短路 开路 U(V) 测量值 0 U0C= U0C/2= I (mA) 实验值 ISC= 0 有 源 二 端 电 路 4、实验内容与实验步骤 图-7 二端电路伏安特性实验电路 ＋ US 6v － 3K a b 2K R2 1 K R1 R3 RL 4.1、用万用表测量图-7中电阻值。 I 用开路电压与半压法，测量二端电 路等效参数。记录在表-1中

4.3、测量戴维南等效电路的伏安特性用U=Uoc的电压源和R=Ro的等效电阻构成的戴维南等效电路如图-8戴维南电路改变外电阻RL的大小，测量戴维南等效电路的端口电压与电流，记录在表-3中。根据测量数据作出戴维南等效电路的伏Uoc安特性曲线，不注意：Uoc是有源二端网络的开路电压图-8戴维南电路伏安特性实验图是有源二端网络的实际电源电压Us!！表-3戴维南等效电路的伏安特性测量表Ro=?Uoc=?01K2K3K5.1K10k标称值8负载RL测量值短路开路测量值U (V)Uoc=实验值0I (mA)比较有源二端电路的伏安特性曲线与戴维南等效电路的伏安特性曲线。验证戴维南定理。82025/11/15长江大学龙从玉

＋ UOC － RO UOC a b 2025/11/15 长江大学 龙从玉 8 4.3、测量戴维南等效电路的伏安特性 图-8 戴维南电路伏安特性实验图 用 U=Uoc的电压源和R=RO的等效电阻 构成的戴维南等效电路如图-8。 改变外电阻RL的大小，测量戴维南等效 电路的端口电压与电流，记录在表-3中。 根据测量数据作出戴维南等效电路的伏 安特性曲线。 注意:Uoc是有源二端网络的开路电压，不 是有源二端网络的实际电源电压Us!! 比较有源二端电路的伏安特性曲线与戴维南等效电路的 伏安特性曲线。验证戴维南定理。 表- 3 戴维南等效电路的伏安特性测量表 Uoc=? RO=? 负载 RL 标称值 0 1K 2K 3K 5.1K 10k ∞ 测量值 短路 开路 U (V) 测量值 U0C= I (mA) 实验值 0 RL I 戴 维 南 电 路

5、实验操作提示与注意事项按图-7实验线路接线。测量电路的开路电压U。5.1、5.2.半压法测量有源二端网络等效电阻时，先调负载电阻RL使U=Uoc/2，再用电阻档测出此时的电阻RL=RoS5172F用通联直流移定电器A-家人电器6V8888附、模拟电路实验箱中直流电源接法h右下角元件展示区元器件展示区R35.1电位器R福板LDUH鸣电感2R15.3.戴维南电路的电1D0压源U应为二端电路DD的开路电压Uoc2025/11/15长江大学龙从玉O

右下角元件展示区 5.1、按图-7实验线路接线。测量电路的开路电压UO. 5.2、半压法测量有源二端网络等效电阻时，先调负载电阻RL ， 使U=Uoc/2，再用电阻档测出此时的电阻RL=Ro 2025/11/15 长江大学 龙从玉 9 6V 电源 开关 附、模拟电路实验箱中直流电源接法 电源 开关 5、实验操作提示与注意事项 R1 R2 R3 b a 5.3、戴维南电路的电 压源U应为二端电路 的开路电压Uoc 。 a b

6、实验报告要求6.1、根据步骤分别绘出有源二端电路与戴维南等效电路的外特性曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。6.2、用几种方法测得的开路电压Uoc与等效电阻Ro与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。6.3、能否直接用欧姆表测量有源二端电路的等效电阻R。？6.4、分析、归纳、总结实验结果，分别阐述各种测量法的适用条件。102025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 10 6、实验报告要求 6.1、根据步骤分别绘出有源二端电路与戴维南等效电路的 外特性曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差 的原因。 6.2、用几种方法测得的开路电压Uoc与等效电阻R0与预习 时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。 6.3、能否直接用欧姆表测量有源二端电路的等效电阻R0？ 6.4、分析、归纳、总结实验结果，分别阐述各种测量法的 适用条件