电压源、电流源特性研究

null实验一 电压源、电流源特性研究 实验一 电压源、电流源特性研究 实验目的实验目的 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。实验原理实验原理一、电压源 理想电压源具有两个基本性质： <1>它的电压是定值。 <2> 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,因此，实际电压源的端电压U可表示为： U=E-IR0 + -E+ -ER0null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。 ISIRIISU理想电流源ISIR0I’RIU00实际电流源ISnull三、电源的等效变换 如果两种电源的参数满足：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 实验内容、步骤实验内容、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mAVR=200欧 RLUU0理想电压源实验电路null2、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U0VmAIU实际电压源实验电路null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.IsmARL等效电路null2、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. mA510欧RLIs等效电路null3、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=10mA×510Ώ=5.1V，相应的电压源电路如图2。调节RL,测量相应的电流值。实验设备、仪器实验设备、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 拓展内容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=10mA×510Ώ=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。 实验报告要求 实验报告要求 1．  根据实验数据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。 null晶体管稳压电源晶体管稳压电源直流电流表的使用直流电流表的使用（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。 直流电压表的使用直流电压表的使用（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。 电路板电路板电阻箱电阻箱思考题的参考答案思考题的参考答案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。