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　　戴维南定理及功率传输最大条件

　　一、实验目的

　　1、用实验方法验证戴维南定理的正确性.

　　2、学习线性含源一端口网络等效电路参数的测量方法.

　　3、验证功率传输最大条件.

　　二、原理及说明

　　1、戴维南定理

　　任何一个线性含源一端口网络,对外部电路而言,总可以用一个理想电压源和电阻相串联的有源支路来代替,如图3-1所示.理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压UOC,其电阻等于原网络中所有独立电源为零时入端等效电阻R0.

　　2、等效电阻R0

　　对于已知的线性含源一端口网络,其入端等效电阻R0可以从原网络计算得出,也可以通过实验手段测出.下面介绍几种测量方法.

　　方法1：由戴维南定理和诺顿定理可知：

　　因此,只要测出含源一端口网络的开路电压UOC和短路电流ISC,R0就可得出,这种方法最简便.但是,对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时）,不能采用此法.

　　方法2：测出含源一端口网络的开路电压UOC以后,在端口处接一负载电阻RL,然后再测出负载电阻的端电压URL,因为：

　　则入端等效电阻为：

　　方法3：令有源一端口网络中的所有独立电源置零,然后在端口处加一给定电压U,测得流入端口的电流I(如图3-2a所示),则：

　　也可以在端口处接入电流源I′,测得端口电压U′（如图3-2b所示）,则：

　　3、功率传输最大条件

　　一个含有内阻ro的电源给RL供电,其功率为：

　　为求得RL从电源中获得最大功率的最佳值,我们可以将功率P对RL求导,并令其导数等于零：

　　解得：RL=r0

　　得最大功率：

　　即：负载电阻RL从电源中获得最大功率条件是负载电阻RL等于电源内阻r0.

　　三、仪器设备

　　电工实验装置：DG011、DY031、DG053

　　四、实验内容

　　1、线性含源一端口网络的外特性

　　按图3-3接线,改变电阻RL值,测量对应的电流和电压值,数据填在表3-1内.根据测量结果,求出对应于戴维南等效参数Uoc,Isc.

　　表3-1线性含源一端口网络的外特性

　　RL(Ω)0短路100200300500700800∞开路

　　I(mA)

　　U(V)

　　2、求等效电阻Ro

　　利用原理及说明2中介绍的3种方法求R.,并将结果填入表3-2中,方法（1）和方法（2）数据在表3-1中取,方法（3）实验线路如图3-4所示.

　　表3-2等效电阻R0

　　方法123

　　R0(KΩ)

　　R0的平均值

　　3、戴维南等效电路

　　利用图3-4构成戴维南等效电路如图3-5所示,其中U0=R0=.

　　测量其外特性U=f(I).将数据填在表3-3中.

　　表3-3戴维南等效电路

　　RL(Ω)0短路100200300500700800∞开路

　　I(mA)

　　U(V)

　　4、最大功率传输条件

　　1.根据表3-3中数据计算并绘制功率随RL变化的曲线：P=f(RL).

　　2.观察P=f(RL)曲线,验证最大功率传输条件是否正确.

　　六、报告要求

　　1、根据实验1和3测量结果,在同一张座标纸上做它们的外特性曲线U=f(I),并分析比较.

　　2、完成实验内容2的要求.