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電壓源和電流源的等效變換實驗

來源:    作者:    發布時間:2019-7-26 13:06:32

電壓源和電流源的等效變換實驗

一、電壓源和電流源的等效變換實驗目的

  1、掌握電源外特性的測試方法。

2、驗證電壓源與電流源等效變換的條件。

二、原電壓源和電流源的等效變換實驗理說明

1. 一個直流穩壓電源在一定的電流范圍內,具有很小的內阻。故在實用中,常將它視為一個理想的電壓源,即其輸出電壓不隨負載電流而變。其外特性曲線,即其伏安特性曲線U=f(I)是一條平行于I軸的直線。

一個恒流源在實用中,在一定的電壓范圍內,可視為一個理想的電流源。即其輸出電流不隨負載改變而變。

2. 一個實際的電壓源(或電流源), 其端電壓(或輸出電流)不可能不隨負載而變,因它具有一定的內阻值。故在實驗中,用一個小阻值的電阻(或大電阻)與穩壓源(或恒流源)相串聯(或并聯)來摸擬一個實際的電壓源(或電流源)。

3. 一個實際的電源,就其外部特性而言,既可以看成是一個電壓源,又可以看成是一個電流源。若視為電壓源,則可用一個理想的電壓源Us與一個電阻Ro相串聯的組合來表示;若視為電流源,則可用一個理想電流源Is與一電導go相并聯的組合來表示。如果這兩種電源能向同樣大小的負載供出同樣大小的電流和端電壓,則稱這兩個電源是等效的,即具有相同的外特性。

一個電壓源與一個電流源等效變換的條件為:

Is=Us/Ro,go=1/Ro   或  Us=IsRo,Ro= 1/ go 。 如圖1所示。

四、電壓源和電流源的等效變換實驗內容

1、測定電壓源的外特性

(1)按圖2接線,圖中電阻R1=200Ω、電位器Rw=500Ω,取自電路原理實驗箱單元11,

Us為+6V直流穩壓電源,視為理想電壓源。調節Rw,令其阻值由大至小變化(從∞至200Ω),記錄兩表的讀數到附表1。

(2)按圖3接線,圖中電阻Rs=200Ω、電位器Rw=500Ω,取自電路原理實驗箱單元11,虛線框可模擬為一個實際的電壓源。調節Rw,令其阻值由大至小變化(從∞至200Ω),記錄兩表的讀數到附表2。

    2、 測定電流源的外特性

按圖4接線,Is為直流恒流源,視為理想電流源。調節其輸出為10mA,令Ro分別為1KΩ和∞(即接入和斷開),調節電位器Rw(從0至470Ω),測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數。自擬數據表格,記錄實驗數據。

3. 測定電源等效變換的條件先按圖5(a)線路接線,記錄線路中兩表的讀數。然后按圖5(b)接線。調節線路中恒流源的輸出電流IS,使兩表的讀數與圖5(a)的數值相等,記錄Is之值,驗證等效變換條件的正確性。

五、電壓源和電流源的等效變換實驗注意事項

  1、在測電壓源外特性時,不要忘記測空載時的電壓值,測電流源外特性時,不要忘記測短路時的電流值,注意恒流源負載電壓不要超過12伏,負載不要開路。

    2、換接線路時,必須關閉電源開關。

    3、直流儀表的接入應注意極性與量程。

六、電壓源和電流源的等效變換實驗預習思考題

  1. 通常直流穩壓電源的輸出端不允許短路,直流恒流源的輸出端不允許開路,為什么?

    2. 電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢,穩壓源和恒流源的輸出在任何負載下是否保持恒值?

七、電壓源和電流源的等效變換實驗實驗報告

  1、根據實驗數據繪出電源的四條外特性曲線,并總結、歸納各類電源的特性。

    2、從實驗結果,驗證電源等效變換的條件。

硬件需求
電路原理實驗箱或實驗板
穩壓源
直流電流源
直流電流表
直流電壓表
電流表專用線
2號實驗導線

電路原理箱或板壓源和電流源的等效變換實驗.doc

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