文档介绍：戴维南定理实验中存在的问题及改进
李伟 陈红斌 【摘要】分析了戴维南定理实验中存在的理论误差和装置误差,提出了一种组合式电桥实验仪。根据测量电阻或电动势等不同的需要,该实验仪可进行不同的组合,实验结果表明该方法能够有效提高测量精戴维南定理实验中存在的问题及改进
李伟 陈红斌 【摘要】分析了戴维南定理实验中存在的理论误差和装置误差,提出了一种组合式电桥实验仪。根据测量电阻或电动势等不同的需要,该实验仪可进行不同的组合,实验结果表明该方法能够有效提高测量精度。
【关键词】戴维南定理 等效电路 误差
【基金项目】广東省省级质量工程项目(KA1514925)。
【中图分类号】 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2020)09-0172-02
引言
电路是电类专业如电信、电子、电气等专业必修的一门重要的基础课,戴维南定理是电路理论中最基本和最常用的定理之一,在电工与电子技术实验教学中都要对这个定理加以验证。戴维南定理是指当需要研究复杂电路的某一支路时,可将其部分电路即线性有源二端网络N使用一个恒压源E与一个电阻R0的串联来代替[1-3],电路如图1和图2所示。对于初学者来说,戴维南定理是较为复杂难以熟练掌握的,实验难以完成且容易出现较大的误差。针对这些问题,本文提出了一种改进的测量方法。
测量线性有源二端网络等效参数常用的方法有:
直接测量法
直接测有源二端网络开路电压UOC和短路电流ISC,则等效内阻为:RO=
如果有源二端网络的内阻很小,若将其端钮短路则易损坏其内部元件,因此不宜用此法。
将网络端钮与电阻箱相连,测量电阻箱两端的电压和电流,根据外特性曲线求出斜率k,则内阻:
也可以先测量开路电压UOC,再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN,则内阻为[4-5]:RO=
先测出有源二端网络的开路电压UOC,再将网络端钮与电阻箱相连。当电阻箱电压为被测网络两端钮间的电压的一半时,电阻箱的读数确定即为被测二端网络的等效内阻值。
戴维南定理较为复杂,很多学生难以完全理解,在实验过程中存在的测量、接线等问题也比较多。此外由于实验方法的不同,实验结果的误差和精度也不同。因为测量方法所造成的误差主要有:
由于电表都有一定内阻,将其接入电路后就会改变原来工作状态,从而影响到测量精度。故在实验中,必须考虑内阻对测量结果的影响。令电压表内阻为RV,电流表内阻RA,电压表接入前UOC=E,电压表接入后U'OC=,由电压表内阻RV引起的理论误差为:=U'OC-UOC=-
目前的电工实验台多采用串联型稳压源,综合实验台二极管和晶体管电流都是定向的,如果外接电源电流流向错误,二极管和晶体管会产生截止从而导致电源工作不正常[6,7]。
为了避免电表和电源内阻带来的测量偏差,本文采用了补偿原理。原理如图3所示,将输出电压可调电源E0和待测电源Ex通过灵敏电流计G并联在一起。实验中