驗證戴維南定理實驗的分析與研究

　　摘 要： 戴維南定理是電工基礎課程的基本定理，戴維南定理實驗是一個重要的電工實驗。本文通過戴維南定理的理論依據、實驗方法和測量數據來驗證其正確性。
　　關鍵詞： 戴維南定理 理論依據 實驗方法 測量數據
　　
　　戴維南定理是電工基礎課程的基本定理，戴維南定理實驗是一個重要的電工實驗。因此，掌握戴維南定理的有關知識對學習電工基礎有著舉足輕重的作用。
　　一、理論依據
　　任何一個線性含源網絡，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網絡（或稱為含源一端口網絡）。
　　戴維南定理指出：任何一個線性有源網絡，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯來等效代替，此電壓源的電動勢U等于這個有源二端網絡的開路電壓U，其等效內阻R等于該網絡中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻。U和R為有源二端網絡的等效參數。
　　二、用實驗方法測量有關參數
　　1.開路電壓、短路電流法測R。
　　在有源二端網絡輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓U，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流I，則等效內阻為：
　　R＝。
　　如果二端網絡的內阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內部元件，因此不宜用此法。
　　2.伏安法測R。
　　用電壓表、電流表測出有源二端網絡的外特性曲線，如圖1-1所示。根據外特性曲線求出斜率tgφ，則內阻：
　　R＝tgφ＝＝。
　　也可以先測量開路電壓U，再測量電流為額定值I時的輸出端電壓值U，則內阻為R＝。
　　3.半電壓法測R。
　　如圖1-2所示，當負載電壓為被測網絡開路電壓的一半時，負載電阻（由電阻箱的讀數確定）即為被測有源二端網絡的等效內阻值。
　　4.零示法測U。
　　在測量具有高內阻有源二端網絡的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大的誤差。為了消除電壓表內阻的影響，往往采用零示測量法，如圖1-3所示。
　　零示法測量原理是用一低內阻的穩壓電源與被測有源二端網絡進行比較，當穩壓電源的輸出電壓與有源二端網絡的開路電壓相等時，電壓表的讀數將為“0”。然后將電路斷開，測量此時穩壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網絡的開路電壓。
　　三、驗證實驗
　　被測有源二端網絡如圖1-4（a）。
　　 （b）
　　圖1-4
　　1.用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效。
　　電路的U、R按圖1-4（a）接入穩壓電源U=12V和恒流源I=10mA，不接入R。測出U和I，并計算出R。（測U時，不接入mA表。）
　　2.負載實驗。
　　按圖1-4（a）接入R。改變R阻值，測量有源二端網絡的外特性曲線。
　　3.驗證戴維南定理。
　　從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R=521Ω，然后令其與直流穩壓電源U=16．99v相串聯，如圖1-4（b）所示，仿照步驟“2”測其外特性，對戴氏定理進行驗證。
　　4.有源二端網絡等效電阻（又稱入端電阻）的直接測量法，見圖1-4（a）。
　　將被測有源網絡內的所有獨立源置零（去掉電流源I和電壓源U，并在原電壓源所接的兩點用一根短路導線相連），然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆擋去測定負載R開路時A、B兩點間的電阻，此即為被測網絡的等效內阻R，或稱網絡的入端電阻R。
　　四、結語
　　通過上述實驗，戴維南定理得到了驗證。電工課程的學習要做到學、記、練、做。只有這樣，我們才能學好它，夯實電工基礎知識，為將來參加工作做好理論準備。
　　
　　參考文獻：
　　［1］李福民.電工基礎.北京:中國鐵道出版社，2006.3.
　　［2］智強.電工測量與實驗.北京:中國鐵道出版社，2005.3.
　　［3］陸國和.電工實驗與實訓.北京:高等教育出版社，2005.7.