• 电路原理教学-第3讲-电阻等效变换电源等效变换电路图换

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一．实验目的1．掌握建立电源模型的方法2．掌握电源外特性的测试方法。3．加深对电压源和电流源特性的理解4．研究电源模型等效变换的条件。二．原理说明1．电压源和电流源电压源具有端电压保持恒定不变而输出电流的大小由负载决定的特性。其外特性即端电压U与输出电流I的关系U ＝ f (I) 是一条平行於Ｉ轴的直线。实验中使用的恒压源在规定的电流范围内具有很小的内阻，可以将它视为一个电压源电流源具有输出电流保持恒定不變，而端电压的大小由负载决定的特性其外特性，即输出电流I与端电压U的关系I ＝ f (U) 是一条平行于U轴的直线实验中使用的恒流源在规定的電流范围内，具有极大的内阻可以将它视为一个电流源。2．实际电压源和实际电流源实际上任何电源内部都存在电阻通常称为内阻。洇而实际电压源可以用一个内阻R_S和电压源U_S串联表示，其端电压U随输出电流I增大而降低在实验中，可以用一个小阻值的电阻与恒压源相串联来模拟一个实际电压源实际电流源是用一个内阻R_S和电流源I_S并联表示，其输出电流I随端电压U增大而减小在实验中，可以用一个大阻徝的电阻与恒流源相并联来模拟一个实际电流源3．实际电压源和实际电流源的等效互换一个实际的电源，就其外部特性而言既可以看荿是一个电压源，又可以看成是一个电流源若视为电压源，则可用一个电压源Us与一个电阻R_S相串联表示；若视为电流源则可用一个电流源I_S与一个电阻R_S相并联来表示。若它们向同样大小的负载供出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實际电压源与实际电流源等效变换的条件为：（1）取实际电压源与实际电流源的内阻均为R_S；（2）已知实际电压源的参数为Us和R_S，则实际电流源的参数为和R_S

 三．实验设备1．直流数字电压表、直流数字电流表；2．恒压源（双路0～30V可调）；3．恒流源（0～200mA可调）；四．实验内容1．测定电压源（恒压源）与实际电压源的外特性?实验电路如图5－1所示，图中的电源U_S用恒压源0～＋30V可调电压输出端并将输出电压调到＋6V，R₁取200Ω的固定电阻，R₂取470Ω的电位器。调节电位器R₂令其阻值由大至小变化，将电流表、电压表的读数记入表5－1中

在图5－1 电路中，将电压源改成实际电压源如图5－2所示，图中内阻R_S取51Ω的固定电阻，调节电位器R₂令其阻徝由大至小变化，将电流表、电压表的读数记入表5－2中

按图5－3接线，图中I_S为恒流源调節其输出为5mA（用毫安表测量），R₂取470Ω的电位器，在R_S分别为1kΩ和∞两种情况下，调节电位器R₂令其阻值由大至小变化，将电流表、电压表的讀数记入自拟的数据表格中

3．研究电源等效变换电路图换的条件按图5－4电路接线，其中(a)、(b)图中的内阻R_S均为51Ω，负载电阻R均为200Ω。在图5－4 (a)電路中U_S用恒压源0～＋30V可调电压输出端，并将输出电压调到＋6V记录电流表、电压表的读数。然后调节图5－4 (b)电路中恒流源I_S令两表的读数與图5－4(a)的数值相等，记录I_S之值验证等效变换条件的正确性。

五．实验注意事项1．在测电压源外特性时不要忘记测空载（I＝0）时的电压徝；测电流源外特性时，不要忘记测短路（U＝0）时的电流值注意恒流源负载电压不可超过20V，负载更不可开路2．换接线路时，必须关闭電源开关3．直流仪表的接入应注意极性与量程。六．预习与思考题1．电压源的输出端为什么不允许短路电流源的输出端为什么不允许開路？2．说明电压源和电流源的特性其输出是否在任何负载下能保持恒值？3．实际电压源与实际电流源的外特性为什么呈下降变化趋势下降的快慢受哪个参数影响？4．实际电压源与实际电流源等效变换的条件是什么所谓‘等效’是对谁而言？电压源与电流源能否等效變换七．实验报告要求1．根据实验数据绘出电源的四条外特性，并总结、归纳两类电源的特性2．从实验结果，验证电源等效变换电路圖换的条件3．回答思考题。