戴维宁定理的验证、实验目的1.用实验方法验证戴维定理2.掌握有源二端网络的开路电压和等效电阻的测定方法二、实验原理1.戴维宁定理指出：任何一个线性有源二端网络，对外部电路而言，可以用一个理想电压源和一个电阻的串联组合等效代替，如图1所示。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压，电阻等于原网络中所有独立电源均为零时的等效电阻。1线性oa有源UU一端口网络obb图1戴维宁定理图当有源二端网络的入端等效电阻R。与直流电压表的内阻R，相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压Uoc。对于已知的线性有源二端网络，其入端等效电阻R。可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出。即开路电压、短路电流法是其中一种实验测量方法。由戴维宁定理可知Re.=U。/Isc，因此，只要测出有源二端网络的开路电压U。和短路电流Is，R即可得出。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器件时）不能采用此法。应用戴维宁定理时，被变换的一端口网络必须是线性的，可以包含独立电源或受控电源，但是与外部电路之间除直接相联系外，不允许存在任何耦合，例如通过受控源耦合或者是磁的耦合（互感耦合）等。外部电路可以是线性、非线性或时变元件，也可以是由它们组合成的网络。三、实验步骤100Q150QAR01002图2有源二端网络电路
戴维宁定理的验证 一、实验目的 1． 用实验方法验证戴维定理 2． 掌握有源二端网络的开路电压和等效电阻的测定方法 二、实验原理 1. 戴维宁定理指出：任何一个线性有源二端网络，对外部电路而言，可以用一个理想电压源和 一个电阻的串联组合等效代替，如图 1 所示。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压， 电阻等于原网络中所有独立电源均为零时的等效电阻。 线性 有源 一端口 网络 a b + U _ a b + _ UOC + U _ I I Ri 图 1 戴维宁定理图 当有源二端网络的入端等效电阻 R eq 与直流电压表的内阻 RV 相比可以忽略不计时，可以用电压 表直接测量该网络的开路电压 UOC 。 对于已知的线性有源二端网络，其入端等效电阻 R eq 可以从原网络计算得出，也可以通过实验 测出。即开路电压、短路电流法是其中一种实验测量方法。由戴维宁定理可知 / R U I eq oc sc = ，因此， 只要测出有源二端网络的开路电压 Uoc 和短路电流 sc I ， R eq 即可得出。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器件时）不能采用此法。 应用戴维宁定理时，被变换的一端口网络必须是线性的，可以包含独立电源或受控电源，但是 与外部电路之间除直接相联系外，不允许存在任何耦合，例如通过受控源耦合或者是磁的耦合（互 感耦合）等。外部电路可以是线性、非线性或时变元件，也可以是由它们组合成的网络。 三、实验步骤 图 2 有源二端网络电路 100Ω 150Ω IL UL 100Ω 10V E1 + - RL V A + -
1+Uoc稳压电源提供811RRos图3戴维宁等效电路1.测定有源二端网络的外特性按图2的有源二端网络接线。有源二端网络的两端，依次按表1中各R，的值取电阻作为负载电阻R，，测量相应的端电压U和电流I，记入表1中。2.测定戴维宁等效电源的外特性按图3接线，图中Uoc和R为图2中有源二端网络的开路电压和等效电阻，Uoc从直流稳压电源取得，R。从电阻中取一个近似的得到。在其两端接上另一电阻作为负载电阻R,，R,分别取表1中所列的各值，测量相应的端电压U和电流I，记入表1中。表1有源二端网络及等效电路外特性实验数据R.负载电阻R，（Q)051100150220330有源U(V)端二I(mA)网络戴维宁U(V)等效I(mA)电路四、实验仪器设备直流稳压电源、直流电压表、直流电流表、元件若干五、实验注意事项1.改接电路前，必须先关断电源。2．直流稳压电源不能短路。六、思考题1.在求有源二端网络等效电路中的R。时，实验中如何实现“原网络中所有独立电源为零值”？2．戴维宁定理应用的条件是什么？3.若含源二端网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻R？（需要查阅相关资料）4.从实验中，能够验证最大功率传输定理么？写出验证过程。七、实验报告要求1.在同一坐标系下，做出实验中的两条外特性曲线，并加以分析比较。2.写出实验结论
图 3 戴维宁等效电路 1． 测定有源二端网络的外特性 按图 2 的有源二端网络接线。有源二端网络的两端，依次按表 1 中各 RL 的值取电阻作为负载 电阻 RL ，测量相应的端电压 U 和电流 I ，记入表 1 中。 2． 测定戴维宁等效电源的外特性 按图 3 接线，图中 UOC 和 R eq 为图 2 中有源二端网络的开路电压和等效电阻， UOC 从直流稳压 电源取得， R eq 从电阻中取一个近似的得到。在其两端接上另一电阻作为负载电阻 RL ， RL 分别取 表 1 中所列的各值，测量相应的端电压 U 和电流 I ，记入表 1 中。 表 1 有源二端网络及等效电路外特性实验数据 负载电阻 RL （） 0 51 100 150 220 330 R eq 有 源 二 端 网 络 U(V) I(mA) 戴维宁 等 效 电 路 U(V) I(mA) 四、实验仪器设备 直流稳压电源、直流电压表、直流电流表、元件若干 五、实验注意事项 1．改接电路前，必须先关断电源。 2．直流稳压电源不能短路。 六、思考题 1．在求有源二端网络等效电路中的 R eq 时，实验中如何实现“原网络中所有独立电源为零值”？ 2．戴维宁定理应用的条件是什么？ 3. 若含源二端网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻 R eq ？（需要查阅相关资料） 4. 从实验中，能够验证最大功率传输定理么？写出验证过程。 七、实验报告要求 1．在同一坐标系下，做出实验中的两条外特性曲线，并加以分析比较。 2. 写出实验结论
功率因数的提高一、实验目的1.掌握提高功率因数的意义及方法2.掌握正弦稳态电路分析方法3.学习日光灯电路的连接方法和功率表的使用方法二、实验原理发电机或变压器把电能经输电线传送给负载，图1是供电原理图。12,=R+X+U,U,2, =R +jX,图1供电原理图在工程频率下，当传输距离不长，电压不高时，线路阻抗Z，可以看成是电阻R和感抗X，相串联的结果。若输电线路的始端（供电端）电压为U，，终端（负载端）电压为U，，负载阻抗和负载功率分别为Z,=R,+jX,和P，负载端功率因数为cos，则线路电流为I=P/U,cos，线路上电压降△U=U-U，输电效率n=P/P=P/(P+△P)=P/P+R）（式中P为输电线始端测得的功率，△P为线路上的损耗功率）。在工业用户中，一般感性负载很多，如电动机、变压器等，其功率因数较低。当负载端电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分利用。从经济效益来说，也是一个损失，因此应设法提高负载端的功率因数。通常是在负载端并联电容器，以电容器的容性电流补偿原负载中的感性电流。虽然此时负载消耗的有功功率不变，但随着负载功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路压降减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。在感性负载电路两端并联电容器，是提高感性负载电路的功率因数方法。iiTi.xRU1UjacjL1Oi图2图3并联电容后，原感性负载取用的电流不变，吸收的有功功率和无功功率都不变，即负载工作状态没有发生任何变化。由于并联电容的电流I.超前U90°，总电流I减小。从相量图上看，U、I的夹角由,减小为β，功率因数得以提高。本实验使用日光灯线路作为感性负载，在日光灯两端并联不同的电容，观察线路电流及负载端功率因数的变化情况。日光灯电路的工作原理请同学们查阅相关参考文献
功率因数的提高 一、实验目的 1.掌握提高功率因数的意义及方法 2.掌握正弦稳态电路分析方法 3.学习日光灯电路的连接方法和功率表的使用方法 二、实验原理 发电机或变压器把电能经输电线传送给负载，图 1 是供电原理图。 图 1 供电原理图 在工程频率下，当传输距离不长，电压不高时，线路阻抗 ZL 可以看成是电阻 RL 和感抗 XL 相串 联的结果。若输电线路的始端（供电端）电压为 U1 ，终端（负载端）电压为 U2 ，负载阻抗和负载 功率分别为 Z R jX 2 2 2 = + 和 P2 ，负载端功率因数为 2 cos ，则线路电流为 2 2 2 I P U = cos ，线路 上电压降 = − U U U 1 2 ，输电效率 2 2 1 2 2 2 2 ( ) ( ) = = + = + P P P P P P P I RL （式中 P1 为输电线 始端测得的功率， P 为线路上的损耗功率）。 在工业用户中，一般感性负载很多，如电动机、变压器等，其功率因数较低。当负载端电压一 定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传 输效率降低，发电设备的容量得不到充分利用。从经济效益来说，也是一个损失，因此应设法提高 负载端的功率因数。通常是在负载端并联电容器，以电容器的容性电流补偿原负载中的感性电流。 虽然此时负载消耗的有功功率不变，但随着负载功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路 压降减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。 在感性负载电路两端并联电容器，是提高感性负载电路的功率因数方法。 图 2 图 3 并联电容后，原感性负载取用的电流不变，吸收的有功功率和无功功率都不变，即负载工作状 态没有发生任何变化。由于并联电容的电流 C I 超前 U 90，总电流 I 减小。从相量图上看， U 、I 的 夹角由 1 减小为 2 ，功率因数得以提高。 本实验使用日光灯线路作为感性负载，在日光灯两端并联不同的电容，观察线路电流及负载端 功率因数的变化情况。日光灯电路的工作原理请同学们查阅相关参考文献
三、实验步骤UuaU0,图4实验原理图1.按图4接线，检查无误后接通电源，在日光灯点亮后测量不同电容取值时的电量参数，并记录于下列表格中。2.计算cos和计算值测量值ciα (mA)i (mA)ic (mA)U, (V)U, (V)P (W)U源(V)cosS0(μF)2(μF)3.7(μF)4.7(μF)四、实验设备三相空气开关、三相熔断器、日光灯开关板、日光灯镇流器板（带电容）、单相电量仪（包含交流电压表、交流电流表、功率表）五、注意事项1.实验操作人员身体不要触及带电部分以保证人身安全。2.正确使用功率表，功率表电流线圈*端和电压线圈*端均接电源侧。六、思考题1.日光灯电路中，若镇流器短路，其后果如何？2.并联电容后，电路的总电流是增大还是减小？感性负载中的电流和功率是否改变？3.为了提高功率因数，是否电容并联越多越好？4.并联电容时，电容的选择应考虑哪些因素？5.并联电容后，功率表有何变化？为什么？七、预习要求1.熟悉R、L串联电路中电压与电流的关系2.在R、L串联与C并联的电路中，准备求coSΦ的计算公式3．查阅相关参考文献，掌握日光灯的工作原理八、实验报告要求
三、实验步骤 图 4 实验原理图 1．按图 4 接线，检查无误后接通电源，在日光灯点亮后测量不同电容取值时的电量参数，并记 录于下列表格中。 2. 计算 cos 和 测量值 计算值 C I总 (mA) I灯 (mA) C I (mA) U源 (V) U灯 (V) UL (V) P (W) cos 0 ( ) F 2 ( ) F 3.7 ( ) F 4.7 ( ) F 四、实验设备 三相空气开关、三相熔断器、日光灯开关板、日光灯镇流器板（带电容）、单相电量仪（包含交 流电压表、交流电流表、功率表） 五、注意事项 1．实验操作人员身体不要触及带电部分以保证人身安全。 2．正确使用功率表，功率表电流线圈*端和电压线圈*端均接电源侧。 六、思考题 1. 日光灯电路中，若镇流器短路，其后果如何？ 2. 并联电容后，电路的总电流是增大还是减小？感性负载中的电流和功率是否改变？ 3. 为了提高功率因数，是否电容并联越多越好？ 4. 并联电容时，电容的选择应考虑哪些因素？ 5. 并联电容后，功率表有何变化？为什么？ 七、预习要求 1．熟悉 R、L 串联电路中电压与电流的关系 2．在 R、L 串联与 C 并联的电路中，准备求 cos 的计算公式 3． 查阅相关参考文献，掌握日光灯的工作原理 八、实验报告要求
1.整理测量数据，完成表格中的计算数据。2.对交流电路中，串联时各部分电压有效值的关系、并联时各支路电流与总电流有效值的关系，作一简要归纳。3.根据测量数据，在坐标值上画出当C=3.7μF时的相量图（包括i总、i灯、ic、U源、U灯?U,6个相量）。4.回答思考题的问题，写出实验结论
1. 整理测量数据，完成表格中的计算数据。 2．对交流电路中，串联时各部分电压有效值的关系、并联时各支路电流与总电流有效值的关系， 作一简要归纳。 3. 根据测量数据，在坐标值上画出当 C F = 3.7 时的相量图（包括 I总 、I灯 、 C I 、U源 、U灯 、 UL 6 个相量）。 4.回答思考题的问题，写出实验结论