实验四 电压源与电流源的等效变换.doc

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1、实验四电压源与电流源的等效变换一、实验目的1.掌握电压源与电流源外特性的测试方法。2.验证电压源与电流源等效变换的条件。二、原理说明1.能向外电路输送定值电压的装置被称为电压源。理想电压源的内阻为零，其输出电压值与流过它的电流的大小和方向无关，即不随负载电流而变；流过它的电流是由定值电压和外电路共同决定的。它的外特性即伏安特性U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。而具有一定内阻值的非理想电压源，其端电压不再如理想电压源一样总是恒定值了，而是随负载电流的增加而有所下降。一个质量高的直流稳压电源，具有很小的内阻，故

2、在一定的电流范围内，可将它视为一个理想的电压源。非理想电压源的电路模型是由理想电压源Us和内阻Rs串联构成的，如图4-1所示，其输出电压U＝Us—IRs图4-1电压源的电路模型2.能向外电路输送定值电流的装置被称为电流源。理想电流源的内阻为无穷大，其输出电流与其端电压无关，即不随负载电压而变；电流源两端的电压值是由定值电流Is和外电路共同决定的。它的伏安特性I＝f(U)是一条平行于U轴的直线。对于非理想的电流源，因其内阻值不是无穷大，输出电流不再是恒定值，而是随负载端电压的增加有所下降。一个质量高的恒流源其

3、内阻值做得很大，在一定的电压范围内，可将它视为一个理想的电流源。非理想电流源的电路模型是由理想电流源Is和内阻Rs并联构成的，如图4-2所示，其输出电流I=图4-2电流源的电路模型3.一个实际的电源，就其外部特性而言，即可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导go相并联的给合来表示，若它们向同样大小的负载提供同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。一个非理

4、想电压源与一个非理想电流源等效变换的条件为　　　　　　Is＝Us/Ro，go＝1/Ro或Us＝Is/go，Ro＝1/go三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0-30V1RTDG-12可调直流恒流源0-500mA1RTDG-13直流数字电压表1RTT014直流数字毫安表1RTT015万用表MF-301另备6电阻器51Ω,1kΩ,200Ω各1RTDG-087可调电阻箱0-99999.9Ω1RTDG-08四、实验内容与步骤1.测定直流稳压电源（理想）与非理想电压源的外特性(1)按图4-1接线，令

5、内阻Rs=0，直流稳压电源Es作为理想电压源，调Us=6V，改变负载电阻RL，令其阻值由大至小变化，将电压表和电流表的读数记入表4-1中。(2)按图4-1接线，选51Ω电阻器作为内阻Rs与直流稳压电源Es串联接入电路，模拟一个实际的电压源，调节负载电阻RL由大至小变化，读取电压表和电流表的数据，并记入表4-1中。表4-1电压源的外特性负载内阻RL（Ω）∞200015001000800500300200Rs=0U(v)I(Ma)Rs=51ΩU’(v)I’(mA)2.测定电流源的外特性按图4-2接线，Is为直流恒

6、流源，调节其输出为5mA，令Rs分别为1KΩ和∞，调节可变电阻箱RL(从0至5000Ω)，测出这两种情况下的电压表和电流表的读数，并记入表4-2中。表4-2电流源的外特性负载内阻RL（Ω）0200400600800100020005000Rs=1KΩI’(Ma)U’(v)Rs=∞I(mA)U(v)3.测定电源等效变换的条件图4-3电源等效变换按图4-3线路接线，首先读取7-3(a)线路两表的读数，然后调节7-3(b)线路中恒流源Is（取R’s＝Rs），令两表的读数与7-3(a)时的数值相等，记录Is之值，验

7、证等效变换条件的正确性。表4-3电源等效变换实际电压源实际电流源Rs(Ω)RL(Ω)U(V)I(mA)Us(V)R’s(Ω)R’L(Ω)I’(mA)U’(V)Is(Ω)五、实验注意事项1.在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，改变负载电阻时，不可使电压源短路。2.在测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，改变负载电阻时，不可使电流源开路。3.换接线路时，必须关闭电源开关。4.直流仪表的接入应注意极性与量程。六、预习思考题1.直流稳压电源的输出端为什么不允许短路?直流恒流源的输出端为什么不允许开路?

8、2.电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？七、实验报告1.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳各类电源的特性。2.从实验结果，验证电源等效变换的条件。3.本次实验的收获与体会。