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1、1,实验一 电压源、电流源特性研究,2,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.了解电压源电流源及其伏安特性。4加深对电压源和电流源特性的理解；5研究电源模型等效变换的条件。预习要求 预习电源模型的有关章节，熟练掌握实际电压源与电流源的互换方法。,3,实验原理,一、电压源理想电压源具有两个基本性质：它的电压是定值。流过理想电压源的电流不是由电压源本身决定，而是由与它相接的外电路来确定。理想的电压源并不存在，但有些实际电源在一定条件下可近似地看作理想的电压源。实际的电源可以用一个理想电压源和一个小电阻串联的模型来表示 当电压源中有电流流过时,必然在内阻上产生电压降,因
2、此，实际电压源的端电压U可表示为：U=E-IR0,+-,E,+-,E,R0,4,二、电流源理想电流源具有两个基本性质：1它的电流是定值，或是一定的时间函数。2 它的端电压不是由电流源本身决定，而是由与它相接的外电路来确定。理想的电流源并不存在，但有些实际电源在一定条件下可近似地看作理想的电流源。如晶体三极管。晶体三极管共基极连接，当UBC在一定范围内变化时，集电极电流IC近乎恒值，可将其视为理想电流源。实际的电源可以用一个理想电流源和一个电阻并联的模型来表示。,IS,I,R,I,IS,U,理想电流源,IS,I,R0,I,R,I,U,0,0,实际电流源,IS,5,三、电源的等效变换如果两种电源的
3、参数满足：R0=R0 E/R0=Is 则电压源与电流源可以互相转换，而对外电路不发生任何影响。见图,6,实验内容、步骤,一、测定直流稳压电源的伏安特性1、一般情况下，晶体稳压电源内阻远小于负载电阻，可将其视为理想电压源。如好线路，开启晶体稳压电源，调节输出电压U0等于10伏，调节可变电阻RL,测量的输出电压。,晶体管稳压源,mA,V,R=200欧,RL,U,U0,理想电压源实验电路,7,2、将一个51欧电阻与稳压电源串联，组成一个实际电压源，如图。接好电路，启动电源，调节输出电压U0为10伏。改变电阻RL数值，测量相应的输出电压U。,晶体管稳压源,R0=51欧,U0,V,mA,I,U,实际电压
4、源实验电路,8,二、测试电流源的伏安特性1、理想电流源的伏安特性如图连接好电路。RL=0,接通电源，调节电位器，使IC=10mA。调节RL，测定相应的电流I.,Is,mA,RL,等效电路,9,2、实际电流源的伏安特性如图接好电路。RL=0,接通电源，调节电位器，使IC=10mA。这时对于RL而言，前面所接的含源二端网络相当Is=10mA内阻R0=510欧的实际电流源。调节RL，测定相应的电流I.,mA,510欧,RL,Is,等效电路,10,3、电源的等效变换用电压源串联一个电阻的模型，代替电流源并联电阻模型。本实验中，E=IR0=10mA510=5.1V，相应的电压源电路如图2。调节RL,测量
5、相应的电流值。,11,实验设备、仪器,晶体管稳压电源 一台实验电路板 一块直流毫安表 一只万用表 一只 思考题1、电压源和电流源等效变换的条件是什么？所谓等效是对谁而言？2、理想电流源和理想电压源能否进行等效变换？为什么？3、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？答案,12,拓展内容,研究电源等效变换的条件是方法一：用电压源串联一个电阻的模型，代替电流源并联电阻模型。E=IR0=10mA510=5.1V，相应的电压源电路如图2。调节RL,测量相应的电流值。方法二：内阻R0为标称值，可能与实际值有出入。因此，先用万用表测出R0的实际值，再用方法一的步骤计算E。相应的电压源电
6、路如图2。调节RL,测量相应的电流值。方法三：测量实际电流源的开路输出电压Uab，令电压源的开路电压即E=Uab。相应的电压源电路如图2。调节RL,测量相应的电流值。方法四：调节电路中恒压源E，令图2中电流表、万用表的读数图1的数值相等，记录E之值，验证等效变换条件的正确性。,13,实验报告要求,1 根据实验数据表格绘出电源的五条外特性曲线；2从实验结果，验证电源等效变换的条件；3回答思考题。,14,谢谢,15,晶体管稳压电源,16,直流电流表的使用,（1）应将直流电流表串联在待测电流的支路中；（2）接线时，必须使电流从电流表的“+”端流入，“-”端流出，不得反接；（3）根据被测电流的大小，选
7、择适当的电流表量限，测量中尽量使指针偏转在；2/3量限以上。,17,直流电压表的使用,（1）应将直流电压表并接在待测电压的两端；（2）电压表的接线，一般使用表笔，把红表笔接至电压表的“+”端，黑表笔接至电压表的“-”端，测量时将红表笔接至被测电压的正极，黑表笔接至负极；（3）根据被测电压的大小，选择适当的电压表量程，测量中尽量使指针偏转在2/3量程以上。,18,电路板,19,电阻箱,20,思考题的参考答案,1、电压源和电流源等效变换的条件是什么？所谓等效是对谁而言？答：R0=R0 E/R0=Is 其中，R0、R0 为电压源内阻和电流源内阻。所谓等效是对外电路而言的。2、理想电流源和理想电压源能否进行等效变换？为什么？答：不能。因为理想电压源的内阻为0，利用等效变换条件E/R0=Is 等效电流源的Is为无穷大，不能得到有限值。同理，理想电流源也不能等效为电压源。3、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？答：不是在任何负载下能保持恒值。当电压源的负载电阻很小时输出电压会减小；当电流源的负载电阻很大时输出电流会减小。,
