戴维南定理 1

实验二 戴维宁定理

一、研究目的

(1)通过研究,加深对戴维宁定理的理解。

(2)理解戴维宁等效的意义与诺顿定理之间的关系。

(3)通过仿真实验验证戴维宁定理的准确性。

二、实验原理

任何一个线性有源网络,如果仅研究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。戴维宁定理指出,线性两端电路可以由一个电压源VTℎ与一个串联电阻RTℎ组成的等效电路来取代。RTℎ等于独立电源关闭时端点的等效电阻。与戴维宁定理相近的诺顿定理则指出,线性两端电路可以由一个电流源IN与一个并联电阻RN组成的等效电路来取代。IN等于流过端点的短路电流,RN等于独立电源关闭时,端点的输入或等效电阻。

在戴维宁和诺顿定理求解等效电阻时,还分为不同的情况。当电路中不含有受控源时,RTℎ就是由a、b两端向网络看进去的输入电阻。当网络中有受控源时,可以在a、b两端加上一个电压源V0,再算出电流i0,则RN=

三、实例分析

图所示的含有受控源的电路,求当R为多大时,R获得最大功率?此最大功率是多少? V0i0。 解:求UTℎ

得:

I1=2A

I2=0.5u

u=1×(0.5u+2)

UTℎ=u+0.5I2=5V

求IN

I1=2A,I2=0.5u+I3 u=1×(0.5u+2)

0.5I2+u+2I3=0

IN=I3=1A

故RTℎ=UTℎ

IN=5Ω

U2

(R+RN)因R的功率为P=×R

所以当R=RTℎ=5Ω时,R的功率最大,为Pmax=4R=1.25W U2

四、仿真实验电路搭建与测试

各电表分别为所求的IN,UTℎ,Pmax

五、结论分析

由上图可知,仿真电路测得的值与理论计算的相同。没有误差。如果有误差形成则应与仿真实验中所用电表的内阻有一定关联。由于仿真实验无法达到最佳理想状态,所以电路中的各种误差造成了最后的结果误差

六、思考与总结

戴维宁等效在处理有些复杂的电路中可以大大起到简化电路的作用。戴维宁与诺顿定理在直流部分的电路中既是难点又是重要点。深刻理解戴维宁定理对电路学习有着重要的作用

实验二 戴维宁定理

一、研究目的

(1)通过研究,加深对戴维宁定理的理解。

(2)理解戴维宁等效的意义与诺顿定理之间的关系。

(3)通过仿真实验验证戴维宁定理的准确性。

二、实验原理

任何一个线性有源网络,如果仅研究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。戴维宁定理指出,线性两端电路可以由一个电压源VTℎ与一个串联电阻RTℎ组成的等效电路来取代。RTℎ等于独立电源关闭时端点的等效电阻。与戴维宁定理相近的诺顿定理则指出,线性两端电路可以由一个电流源IN与一个并联电阻RN组成的等效电路来取代。IN等于流过端点的短路电流,RN等于独立电源关闭时,端点的输入或等效电阻。

在戴维宁和诺顿定理求解等效电阻时,还分为不同的情况。当电路中不含有受控源时,RTℎ就是由a、b两端向网络看进去的输入电阻。当网络中有受控源时,可以在a、b两端加上一个电压源V0,再算出电流i0,则RN=

三、实例分析

图所示的含有受控源的电路,求当R为多大时,R获得最大功率?此最大功率是多少? V0i0。 解:求UTℎ

得:

I1=2A

I2=0.5u

u=1×(0.5u+2)

UTℎ=u+0.5I2=5V

求IN

I1=2A,I2=0.5u+I3 u=1×(0.5u+2)

0.5I2+u+2I3=0

IN=I3=1A

故RTℎ=UTℎ

IN=5Ω

U2

(R+RN)因R的功率为P=×R

所以当R=RTℎ=5Ω时,R的功率最大,为Pmax=4R=1.25W U2

四、仿真实验电路搭建与测试

各电表分别为所求的IN,UTℎ,Pmax

五、结论分析

由上图可知,仿真电路测得的值与理论计算的相同。没有误差。如果有误差形成则应与仿真实验中所用电表的内阻有一定关联。由于仿真实验无法达到最佳理想状态,所以电路中的各种误差造成了最后的结果误差

六、思考与总结

戴维宁等效在处理有些复杂的电路中可以大大起到简化电路的作用。戴维宁与诺顿定理在直流部分的电路中既是难点又是重要点。深刻理解戴维宁定理对电路学习有着重要的作用


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