一、实验目的 1.掌握电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。

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1 一、实验目的 1.掌握电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。
电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1.掌握电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。

2 二、原理说明 一个直流稳压电源在一定的电流范围内,具有很小的内阻,故在实用中,常将它视为一个理想电压源,即输出电压不随负载电流而变,其外特性,即伏安特性u=f(i)是一条平行于 i轴的直线;同理,一个恒流源在实用中,在一定的电压范围内,可视为一个理想的电流源。 一个实际的电压源(或电流源),其端电压(或输出电流)不可能不随负载而变,因它具有一定的内阻值,故在实验中,用一个小阻值的电阻(或大阻值的电阻)与稳压源(或恒流源)相串联(或并联)来模拟一个实际的电压源(或电流源)的情况。

3 一个实际的电源,就其外部特性而言,既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,则可以用一个理想电压源ES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与一个电阻RO相并联的组合来表示。若它们向同样大小的负载提供出同样大小的电流和端电压,则这两个电源针对外电路而言是等效的,即具有相同的外特性。

4 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为IS = ES /RO 或ES = IS RO如图4-1所示:
图4-1 电压源与电流源的等效变换条件

5 三、实验设备 1、电源:恒压源、恒流源 2、负载:可调变阻器、定值电阻若干 3、测量仪表:直流电压表、直流毫安表 四、实验步骤 测定理想电压源与实际电压源外特性 理想电压源(恒压源)(0-20V/0-200mA) 按图4-2接线, ES为+6V的恒压源,调节变阻器 R2令其阻值由大到小变化,记录电压表及电流表两表读数填入表4-1:

6 表1-1 理想电压源特性数据表格 U(V) I(mA) 图4-2 测定理想电压源的外特性 图4-3 测定实际电压源的外特性

7 (1)实际电压源(恒压源串联一内阻)(0-20V/0-200mA)
按图4-3接线,虚线框可模拟为一个实际电压源,调节变阻器R2令其阻值由大到小变化,读两表数据并填入表4-2: 表4-1 实际电压源特性数据表格 U(V) I(mA)

8 2.测定理想电流源与实际电流源外特性(0-20V/0-20mA)
理想电流源(恒流源)和实际电流源(恒流源并联一内阻) 按图4-4接线, IS为直流恒流源,调节其输出为5mA,令RO阻值分别等于∞ 和1KΩ ,调节变阻器R2,测出这两种情况下的电压表及电流表读数。填入表4-3和4-4。 图4-4 测定电流源外特性

9 表4-3 理想电流源特性数据表格 U(V) I(mA) 表4-4 实际电流源特性数据表格 U(V) I(mA)

10 3.验证电压源与电流源等效变换的条件(0-20V/0-200mA)
按图4-5接线,首先读取(a)图线路两表读数,然后按(b)图接线,调节(b)图中恒流源输出的电流值,令两表读数与(a)图时的数值相等,记录 IS值,验证等效变换条件的正确性。 (a)测电压源外特性 (b)测电流源外特性 图4-5 电源的等效变换

11 五、实验注意事项 1.按图接线时,应先接串联,再接并联线路; 2.通电前,应将滑线变阻器置于阻值最大处,电压源电流源输出调节旋钮应置于0位; 3.针对每一个实验电路图,正确选择仪表量程档; 4.直流仪表的接入应注意极性; 5.恒压源输出端不允许短路; 6.换接线路时,必须关闭电源开关,严禁带电操作。 7.注意数据的正确采集方法。

12 六、实验报告 1.根据实验中测得的四个表格,分别绘出理想电压源、实际电压源、理想电流源、实际电流源的V-I特性图,并总结归纳特性。 2.为什么恒压源输出端不允许短路? 电压源与电流源外特性为什么呈下降变化趋势?恒压源与恒流源输出在任何负载下是否保持恒定值? 根据实验结果总结等效变换的条件。


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