验证戴维南定理实验的分析与研究

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摘 要： 戴维南定理是电工基础课程的基本定理，戴维南定理实验是一个重要的电工实验。本文通过戴维南定理的理论依据、实验方法和测量数据来验证其正确性。

关键词： 戴维南定理 理论依据 实验方法 测量数据

戴维南定理是电工基础课程的基本定理，戴维南定理实验是一个重要的电工实验。因此，掌握戴维南定理的有关知识对学习电工基础有着举足轻重的作用。

一、理论依据

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U等于这个有源二端网络的开路电压U，其等效内阻R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。U和R为有源二端网络的等效参数。

二、用实验方法测量有关参数

1.开路电压、短路电流法测R。

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U，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I，则等效内阻为：

R＝。

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R。

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图1-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻：

R＝tgφ＝＝。

也可以先测量开路电压U，再测量电流为额定值I时的输出端电压值U，则内阻为R＝。

3.半电压法测R。

如图1-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

4.零示法测U。

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图1-3所示。

零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

三、验证实验

被测有源二端网络如图1-4（a）。

（b）

图1-4

1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效。

电路的U、R按图1-4（a）接入稳压电源U=12V和恒流源I=10mA，不接入R。测出U和I，并计算出R。（测U时，不接入mA表。）

2.负载实验。

按图1-4（a）接入R。改变R阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。

3.验证戴维南定理。

从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R=521Ω，然后令其与直流稳压电源U=16．99v相串联，如图1-4（b）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。

4.有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法，见图1-4（a）。

将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源I和电压源U，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆挡去测定负载R开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R，或称网络的入端电阻R。

四、结语

通过上述实验，戴维南定理得到了验证。电工课程的学习要做到学、记、练、做。只有这样，我们才能学好它，夯实电工基础知识，为将来参加工作做好理论准备。

参考文献：

［1］李福民.电工基础.北京:中国铁道出版社，2006.3.

［2］智强.电工测量与实验.北京:中国铁道出版社，2005.3.

［3］陆国和.电工实验与实训.北京:高等教育出版社，2005.7.

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