戴维南定理和诺顿定理在电路中的分析应用
戴维南定理和诺顿定理在电路中的分析应用
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
期中考试（论文）
（ 2014届）
题目戴维南定理和诺顿定理
在
电路分析中应
用
学院物理与电子工程学院
专业电子信息工程
班级14电子信息工程（1）班
学号1430220014
学生姓名毛征姜
指导教师孙运旺副教授
完成日期2015年4月
3 / 15
戴维南定理和诺顿定理在电路分析中应用The Application of Thevenin＇s Theorem and Norton＇s Theorem in circuit analysis
学生姓名：毛征姜
Student: Mao Zheng Jiang
指导老师：孙运旺副教授
Adviser: Vice Professor Sun Y unwang
台州学院
物理与电子工程学院
School of Physics & Electronics Engineering
Taizhou University
Taizhou, Zhejiang, China
2015年4月
May2015
摘要
介绍了戴维南定理和诺顿定理在电路中的分析应用
关键词
戴维南定理；诺顿定理。
目录
1.引言 (4)
2.戴维南定理 (4)
2.1戴维南定理介绍 (4)
2.2戴维南等效电路的计算 (5)
2.3注意事项 (6)
3.诺顿定理 (7)
3.1诺顿定理介绍 (7)
3.2诺顿等效电路的计算 (7)
3.3注意事项 (8)
4.戴维南定理和诺顿定理 (9)
4.1戴维南定理和诺顿定理在含受控源电路中的应用 (9)
4.2戴维南等效电路和诺顿等效电路的相互转换 (11)
5.结论 (12)
参考文献 (13)
引言
戴维南定理和诺顿定理在电路分析中是非常重要的。希望通过这次论文能让我加深对戴维南定理和诺顿定理的了解和对毕业论文设计的模式有一些了解。
2戴维南定理
2.1戴维南定理介绍
戴维南定理（Thevenin's theorem）又称等效电压源定律，是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理。由于早在1853年，亥姆霍兹也提出过本定理，所以又称亥姆霍兹-戴维南定理。其内容是：一个含有独立电压源、独立电流源及电阻的线性网络的两端，就其外部型态而言，在电性上可以用一个独立电压源V和一个松弛二端网络的串联电阻组合来等效。在单频交流系统中，此定理不仅适用于电阻，也适用于广义的阻抗。
此定理陈述出一个具有电压源及电阻的电路可以被转换成
戴维南等效电路，这是用于电路分析的简化技巧。戴维南等
效电路对于电源供应器及电池(里面包含一个代表内阻抗的电阻及一个代表电动势的电压源)来说是一个很好的等效模型，此电路包含了一个理想的电压源串联一个理想的电阻。
2.2戴维南等效电路计算
在计算戴维南等效电路时，必须联立两个由电阻及电压两个变数所组成的方程，这两个方程可经由下列步骤来获得，但也可以使用端口在其他条件下的状态得出：
1. 在AB两端开路（在没有任何外电流输出，亦即当AB
点之间的阻抗无限大）的状况下计算输出电压V AB，此输出电压就是V Th。
2. 在AB两端短路（亦即负载电阻为零）的状况下计算输
出电流I AB，此时R Th等于V Th除以I AB。
?此等效电路是由一个独立电压源V Th与一个电阻R Th串联所组成。
其中的第2项也可以考虑成：
戴维南定理和诺顿定理实验_模板
实验三戴维南定理和诺顿定理实验 一、实验目的 1．通过实验验证戴维南定理和诺顿定理，加深理解等效电路的概念 2．学习用补偿法测量开路电压 二、原理 1．戴维南定理：一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换。 诺顿定理：一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电流源和电导的并联组合等效电路。 以上等效变换的电路如图3-1所示。 (a) 线性含源一端口电路(b) 基于戴维南定理的替代电路(c) 基于诺顿定理的替代电路 图3-1 等效变换图 2．含源一端口网络开路电压的测量方法 （1）直接测量法： 当电压表内阻R v相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量器开路电压U oc。 （2）补偿法： 当电压表内阻R v相比不可忽略时，补偿法可以消除或减小电压表内阻在测量中产生的误差。 图3-2 3．测量一端口网络输入端等效电阻R i （1）测量含源一端口网络的开路电压U oc和短路电流I sc，则
oc i sc U R I = （2）将含源一端口网络除源，化为无源网络P ，然后按图接线，测量U s 和I ，则 s i U R I = 图3-3 三、实验仪器和器材 1． 0-30V 可调直流稳压电源 2． +15直流稳压电源 3． 0~200mA 可调恒流源 4． 电阻 5． 电阻箱 6． 交直流电压电流表/电流表 7． 实验电路板 8． 短接桥 9． 导线 四、实验内容及步骤 1． 测量含源一端口网络的外部伏安特性 测量含源一端口网络的外部伏安特性：用电阻箱作为一端口网络的外接电阻R L ，如图3-4所示，测量结果在表3-1中。
实验八--戴维南定理和诺顿定理
实验八戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 1.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对两个定理的理解。 2.掌握含源二端网络等效参数的一般测量方法。 3.验证最大功率传递定理。 二、原理说明 戴维南定理与诺顿定理在电路分析中是一对“对偶”定理，用于复杂电路的化简，特别是当“外电路”是一个变化的负载的情况。 在电子技术中，常需在负载上获得电源传递的最大功率。选择合适的负载，可以获得最大的功率输出。 1.戴维南定理 任何一个线性有源网络，总可以用一个含有内阻的等效电压源来代替，此电压源的电动势Es等于该网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 2.诺顿定理 任何一个线性含源单口网络，总可以用一个含有内阻的等效电流源来代替，此电流源的电流Is等于该网络的短路电流Isc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。 Uoc、Isc和Ro称为有源二端网络的等效参数。 3.最大功率传递定理 在线性含源单口网络中，当把负载RL以外的电路用等效电路(Es+Ro或Is∥Ro)取代时，若使R L=Ro,则可变负载R L上恰巧可以获得最大功率： P MAX=I sc2.R L/4=Uoc2/4RL (1) 4.有源二端网络等效参数的测量方法 ⑴开路电压Uoc的测量方法 ①直接测量法 直接测量法是在含源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，如图8-1(a)所示。它适用于等效内阻Ro较小，且电压表的内阻Rv>>Ro的情况下。 ②零示法 在测量具有高内阻(Ro>>Rv)含源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图8-1(b)所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压Es与有源二端网络的开路电压Uoc相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。 ⑵短路电流Isc的测量方法 ①直接测量法：是将有源二端网络的输出端短路，用电流表直接测其短路电流Isc。此方法适用于内阻值 Ro较大的情况。若 二端网络的内阻值 很低时，会使Isc 很大，则不宜直接测 其短路电流。
第四章叠加定理、戴维宁定理和诺顿定理
第四章电路定理 一、教学基本要求 1、了解叠加定理的概念，适用条件，熟练应用叠加定理分析电路。 2、掌握戴维宁定理和诺顿定理的概念和应用条件，并能应用定理分析求解具体电 路。 二、教学重点与难点 1. 教学重点：叠加定理、戴维宁定理和诺顿定理。 2．教学难点：各电路定理应用的条件、电路定理应用中受控源的处理。 三、本章与其它章节的联系： 电路定理是电路理论的重要组成部分，本章介绍的叠加定理、戴维宁定理和诺顿定理适用于所有线性电路问题的分析，对于进一步学习后续课程起着重要作用，为求解电路提供了另一类分析方法。 四、学时安排总学时：6 五、教学内容
§4.1 叠加定理 1.叠加定理的内容 叠加定理表述为：在线性电路中，任一支路的电流(或电压)都可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流(或电压)的代数和。 2.定理的证明 图 4.1 图4.1所示电路应用结点法： 解得结点电位： 支路电流为： 以上各式表明：结点电压和各支路电流均为各独立电源的一次函数，均可看成各独立电源单独作用时，产生的响应之叠加，即表示为： 式中a 1,a 2 ,a 3 ，b 1 ,b 2 ,b 3 和c 1 ,c 2 ,c 3 是与电路结构和电路参数有关的系数。 3.应用叠加定理要注意的问题 1) 叠加定理只适用于线性电路。这是因为线性电路中的电压和电流都与激励（独立源）呈一次函数关系。
2) 当一个独立电源单独作用时，其余独立电源都等于零（理想电压源短路，理想电流源开路）。如图4.2所示。 = 三个电源共同作用i s1 单独作用 + + u s2单独作用u s3 单独作用 图 4.2 3) 功率不能用叠加定理计算(因为功率为电压和电流的乘积，不是独立电源的一次函数)。 4) 应用叠加定理求电压和电流是代数量的叠加，要特别注意各代数量的符号。即注意在各电源单独作用时计算的电压、电流参考方向是否一致，一致时相加，反之相减。 5) 含受控源(线性)的电路，在使用叠加定理时，受控源不要单独作用，而应把受控源作为一般元件始终保留在电路中，这是因为受控电压源的电压和受控电流源的电流受电路的结构和各元件的参数所约束。 6) 叠加的方式是任意的，可以一次使一个独立源单独作用，也可以一次使几个独立源同时作用，方式的选择取决于分析问题的方便。 4.叠加定理的应用
《电路分析》戴维南定理的解析与练习
《戴维南定理》习题练习 一、知识点 1、二端(一端口) 网络的概念： 二端网络：具有向外引出一对端子的电路或网络。 无源二端网络：二端网络中没有独立电源。 有源二端网络：二端网络中含有独立电源。 2、戴维宁（戴维南）定理 任何一个线性有源二端网络都可以用一个电压为U OC的理想电压源和一个电阻R0串联的等效电路来代替。如图所示：
等效电路的电压U OC是有源二端网络的开路电压，即将负载R L断开后a 、b两端之间的电压。 等效电路的电阻R0是有源二端网络中所有独立电源均置零（理想电压源用短路代替，理想电流源用开路代替）后, 所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。
二、例题：应用戴维南定理解题 戴维南定理的解题步骤： 1.把电路划分为待求支路和有源二端网络两部分，如图1中的虚线。 2.断开待求支路，形成有源二端网络（要画图），求有源二端网络的开路电压UOC 。 3.将有源二端网络内的电源置零，保留其内阻（要画图），求网络的入端等效电阻Rab 。 4.画出有源二端网络的等效电压源，其电压源电压US=UOC （此时要注意电源的极性），内阻R0=Rab 。 5.将待求支路接到等效电压源上，利用欧姆定律求电流。 【例1】电路如图，已知U 1=40V ，U 2=20V ，R 1=R 2=4Ω，R 3=13 Ω，试用戴维宁定理求电流I 3。 解：(1) 断开待求支路求开路电压U OC U OC = U 2 + I R 2 = 20 +2.5 ? 4 = 30V 或： U OC = U 1 – I R 1 = 40 –2.5 ? 4 = 30V U OC 也可用叠加原理等其它方法求。 (2) 求等效电阻R 0 将所有独立电源置零（理想电压源用短路代替，理想电流源用开路代替） (3) 画出等效电路求电流I 3 A 5.24420 402121 =+-=+-=R R U U I Ω=+?=22 1210R R R R R A 213 2303 0OC 3=+= += R R U I
实验六戴维南定理和诺顿定理的验证
实验六 戴维南定理和诺顿定理的验证 ──有源二端网络等效参数的测定 一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us 等于这个有源二端网络的开路电压Uoc ， 其等效内阻R 0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is 等于这个有源二端网络的短路电流I SC ，其等效内阻R 0定义同戴维南定理。 Uoc （Us ）和R 0或者I SC （I S ）和R 0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R 0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc ，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc ，则等效内阻为 Uoc R 0＝ ── Isc 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测R 0 用电压表、电流表测出有源二端网 图6-1 络的外特性曲线，如图6-1所示。 根据 外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻 △U U oc R 0＝tg φ＝ ──＝── 。 △I Isc 也可以先测量开路电压Uoc ， 再测量电流为额定值I N 时的输出 图6-2 U oc －U N 端电压值U N ，则内阻为 R 0＝──── 。 I N (3) 半电压法测R 0 如图6-2所示，当负载电压为被测网络开 路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数 U I A B I U O ΔU ΔI φ sc oc /2
2-10戴维南定理和诺顿定理(可编辑修改word版)
§2-10 戴维南定理和诺顿定理 一、戴维南定理 二端网络也称为一端口网络，其中含有电源的二端网络称为有源一端口网络，不含电源 的二端网络称为无源一端口网络，它们的符号分别如图2-10-1（a）（b）所示。 图2-10-1 任一线性有源一端口网络（如图2-10-2（a）所示）对其余部分而言，可以等效为一个 图2-10-2 电压源U d和电阻R d相串联的电路（如图2-10-2（b）所示），其中U d的大小等于该有源一端口网络的开路电压，电压源的正极与开路端高电位点对应；R 等于令该有源一端口网络 d 内所有独立源为零（即电压源短接、电流源开路）后所构成的无源一端口网络的等效电阻。这就是戴维南定理，也称为等效电源定理；U 与R d 串联的电路称为戴维南等效电路。下 d 面证明戴维南定理，如图2-10-2（a）所示，电阻R 上的电压、电流为确定值，利用 替代定理，将图2-10-2（a）中的R 替代为电流源，如图2-10-2（c）所示。因为网络A 为线性有源一端口网络，因此，可利用叠加定理，将上述图（c）中的电压U 看作两组独立源
分别作用产生的两个分量之和。第一个分量是由网络A 中的独立源作用所产生的，即令独 立电流源为零，将11'端口断开后在11'端口产生的开路电压U d ，如图2-10-2（d）所示； 第二个分量是由电流源I 单独作用所产生的，即令网络A 中所有独立源为零后在11'端口产生的电压U '，如图2-10-2（e）所示，这时有源网络A 即变为相应的网络P，值得注意的是倘若A 中含受控源，受控源应依然保留在网络P 中。观察图（e），设从11'端口向左看的入 端等效电阻为R d ，即网络P 的入端等效电阻为Rd，则有U '=-R d I ，两个分量叠加得： U =U d +U '=U d -R d I 。对照图2-10-2（b）可知，上述图（b）与图（a）具有相同的端口特性方程，由此可知图（b）就是图（a）的等效电路，戴维南定理得证。 要计算一个线性有源一端口网络的戴维南等效电路，其步骤和方法为： 1、计算U d ：利有电路分析方法，计算相应端口的开路电压； 2、计算R d ：当线性有源一端口网络A 中不含受控源时，令A 内所有独立电源为零后 得到的无源一端口网络P 则为纯电阻网络，利用无源一端口网络的等效变换就可求出端口等效电阻；当线性一端口网络A 中含有受控源时，令A 内所有独立电源为零后得到的一端口网络P 中仍含有受控源，这时，可采用加压法和开路短路法求R d 。 图2-10-3 （i）加压法：如图2-10-3（a）所示，令有源一端口网络A 内所有独立源为零后得到一端口网络P（注意受控源仍需保留），在网络P 的端口加上一个独立电压源U（或独立电流源I） U 计算出端口电流I（或端口电压U），那么R d= I 。 （ii）开路短路法：图2-10-3（b）所示为戴维南等效电路，从中可知：短路电流I d= U d ， R d 当然R d= U d 。当求出有源线性一端口网络A 端口的开路电压U I d 、短路电流I d后，R d 也就求出来了（注意U d 、I d 的参考方向）。 d
5.戴维南定理和诺顿定理的研究(报告答案)
实验五戴维南定理和诺顿定理的研究 一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势U S等于这个有源二端网络的开路电压U OC，其等效电阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流I S等于这个有源二端网络的短路电流I SC，其等效电阻R0定义同戴维南定理。 U OC（U S）和R0或者I SC（I S）和R0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U OC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC，则等效电阻为 U OC R0＝──── I SC 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图8-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则等效电阻 △U U OC R0 ＝t gφ ＝──── ＝─── △I I SC 图8-1 图8-2
图8-3 也可以先测量开路电压U OC，再测量电流为额定值I N时的输出端电压值U N，则等效电阻为 U OC－U N R0 ＝──── I N (3) 半电压法测R0 如图8-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效电阻值。 (4) 零示法测U OC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图8-3所示.。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电流表的读数将为“0”。然 后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。
实验四-验证戴维南定理和诺顿定理
实验四-验证戴维南定理和诺顿定理
实验四验证戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 （1）进一步熟悉PSPICE 仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。 （2）学习Probe窗口的简单设置。 （3）加深对戴维宁定理与诺顿定理的理解。 二、原理与说明 戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻串联的支路来代替，该电压源的电压U S等于原网络的开路电压 U OC，电阻R O等于原网络的全部独立电源置零后的输入电阻Req。原网络如图4-1（a），其等效变换如图4-1（b）。 诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导并联的支路来代替，该电流源的电流I S等于原网络的短路电流I SC，其电导G O等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导Geq ( Geq=1／Req )。其等效变换如图4-1（c）。等效内阻的测量图如图4-2所示。 图4-1 实验原理与说明图4-2 等效内阻的测量 三、实验设备 个人计算机、OrCAD/PSpice9.2软件。 四、实验内容 （1）测量有源一端口网络（如图4-3）等效入端电阻Req和对外电路的伏安
特性。其中U1= 5V，R1= 100Ω，U2= 4V，R2= 50Ω，R3=150Ω。 （2）根据（1）中测出的开路电压U OC、输入电阻Req，组成图4-1(b) 的等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。 （3）根据（1）中测出的短路电流I SC、输入电阻Req，组成图4-1(c) 的等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。 图4-3 原理图 五、实验步骤 R1 100R2 50 R3 150 RL {v ar} V1 5v V2 4v PARAMETERS: R0 1k RLd 1k V3 Is G0 1k RLn 1k 图4-4 绘制的电路图 （1）在Capture环境下绘制图4-4电路原理图，包括取元件、连线、输入参数和设置节点等。分别编辑原电路、戴维宁等效电路和诺顿等效电路（等效参数待定，电压源和电流源默认值为0），检查无误后存盘。 （2）为测量原网络的伏安特性，图4-4 中的R L是电阻值需改变。为此，R L 的阻值要在“PARAM”中定义一个全局变量var（参数值可任意选择如10Ω、1kΩ，同时把R L的阻值也设为该变量{var}。 注：PARAM设置方法是从special库中选取PARAM放置在电路图上，双击该器件在属性栏左上角的New Column，输入名称var，值1k。如要显示该名称和值在电路图上，在数据栏上右键单击，修改display属性。 （3）为测电路的开路电压U OC及短路电流I SC，设定分析类型为“DC
实验四 验证戴维南定理和诺顿定理
实验四验证戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 （1）进一步熟悉PSPICE 仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。 （2）学习Probe窗口的简单设置。 （3）加深对戴维宁定理与诺顿定理的理解。 二、原理与说明 戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻串联的支路来代替，该电压源的电压U S等于原网络的开路电压U OC，电阻R O等于原网络的全部独立电源置零后的输入电阻Req。原网络如图4-1（a），其等效变换如图4-1（b）。 诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导并联的支路来代替，该电流源的电流I S等于原网络的短路电流I SC，其电导G O等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导Geq ( Geq=1／Req )。其等效变换如图4-1（c）。等效内阻的测量图如图4-2所示。 图4-1 实验原理与说明图4-2 等效内阻的测量 三、实验设备 个人计算机、OrCAD/PSpice9.2软件。 四、实验内容 （1）测量有源一端口网络（如图4-3）等效入端电阻Req和对外电路的伏安特性。其中U1= 5V，R1= 100Ω，U2= 4V，R2= 50Ω，R3=150Ω。 （2）根据（1）中测出的开路电压U OC、输入电阻Req，组成图4-1(b) 的等效
有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。 （3）根据（1）中测出的短路电流I SC、输入电阻Req，组成图4-1(c) 的等 效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。 图4-3 原理图 五、实验步骤 R1 100R2 50 R3 150 RL {v ar} V1 5v V2 4v PARAMETERS: v ar = 1K R0 1k RLd 1k V3 Is G0 1k RLn 1k 图4-4 绘制的电路图 （1）在Capture环境下绘制图4-4电路原理图，包括取元件、连线、输入参数和设置节点等。分别编辑原电路、戴维宁等效电路和诺顿等效电路（等效参数待定，电压源和电流源默认值为0），检查无误后存盘。 （2）为测量原网络的伏安特性，图4-4 中的R L是电阻值需改变。为此，R L 的阻值要在“PARAM”中定义一个全局变量var（参数值可任意选择如10Ω、1kΩ，同时把R L的阻值也设为该变量{var}。 注：PARAM设置方法是从special库中选取PARAM放置在电路图上，双击该器件在属性栏左上角的New Column，输入名称var，值1k。如要显示该名称和值在电路图上，在数据栏上右键单击，修改display属性。 （3）为测电路的开路电压U OC及短路电流I SC，设定分析类型为“DC Sweep”，扫描变量为全局变量var，并具体设置线性扫描的起点、终点和步长。因需要测短路电流，故扫描的起点电阻要尽量小，但不能是0。而欲测开路电压，扫描的
戴维南定理实验报告
学号：27 姓名：李昕怡成绩： 一、实验目的 1．深刻理解和掌握戴维南定理. 2．掌握测量等效电路参数的方法. 3．初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图的方法. 4．初步掌握Multisim软件中的Multimeter、Voltmeter、Ammeter等仪表的使用方法以及DC Operating Point、Parameter Sweep等SPICE 仿真分析方法. 5．掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使用方法. 二、实验原理及思路 实验基本原理：一个含独立源、线性电阻和受控源的一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换，其等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等效电阻等于将该一端口网络中所有独立源都置为零后的输入电阻。这一定理称为戴维南定理。 实验原理图如下： 测试等效电压方法：直接用万用表电压档测量被测电路的开路电压。 测试等效电阻的方法：将电路中所有电压源短路，所有电流源开路，用万用表电阻档测量。 验证思路及方法：首先测量原电路的等效电压和等效电阻，加上负载后改变负载的值测量负载电流和负载电压。然后，以等效电压为电压源，等效电阻为电路电阻，加上相同的负载，改变负载的值测量负载电流和负载电压。比较两电路负载电流和负载电压的值，若相同，则戴维南定理得证。 三、实验内容及结果 1.计算等效电压和等效电阻 u oc =，R o =250 Ω 2.用Multisim绘制原理图 3.测量方法 等效电压：点击开始仿真，将XMM1调至电压档读出数据； 等效电流：点击开始仿真，将XMM1调至电流档读出数据； 等效电阻：将电压源短路，点击开始仿真，将XMM1调至电阻档读出数据。 4.测量结果 等效电压测量值：
戴维南定理和诺顿定理
§4-3 戴维南定理和诺顿定理 戴维南定理（Thev enin’s theorem ）是一个极其有用的定理，它是分析复杂网络响应的一个有力工具。不管网络如何复杂，只要网络是线性的，戴维南定理提供了同一形式的等值电路。 在§2-4（输入电阻和等效电阻）一节中曾介绍过二端网络/也叫一端口网络的概念。（一个网络具有两个引出端与外电路相联，不管其内部结构多么复杂，这样的网络叫一端口网络）。 含源单口（一端口）网络──内部含有电源的单口网络。 单口网络一般只分析端口特性。这样一来，在分析单口网络时，除了两个连接端钮外，网络的其余部分就可以置于一个黑盒子之中。 含源单口网络的电路符号： 图中N ──网络 方框──黑盒子 U
单口松驰网络──含源单口网络中的全部独立电源置零，受控电源保留，（动态元件为零状态），这样的网络称为单口松驰网络。 电路符号： 一、戴维南定理 （一）定理： 一含源线性单口一端网络N ，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换，此电压源的电压等于端口的开路电压，电阻等于该单口网络对应的单口松驰网络的输入电阻。（电阻等于该单口网络的全部独立电源置零后的输入电阻）。 上述电压源和电阻串联组成的电压源模型，称为戴维南等效电路。该电阻称为戴维南等效电阻。 U 任意负载 任意负载 U oc =U s
求戴维南等效电路，对负载性质没有限定。用戴维南等效电路置换单口网络后，对外电路的求解没有任何影响，即外电路中的电流和电压仍然等于置换前的值。 （二）戴维南定理的证明： 1. 设一含源二端网络N 与任意负载相接，负载端电压为U ，端电流为I 。 2. 任意负载用电流源替代，取电流源的电流为I I S 。 方向与I 相同。替代后，整个电路中的电流、电压保持 不变。 下面用叠加定理分析端电压U 与端电流I 。 3. 设网络N 内的独立电源一起激励，受控源保留，电流源I S 置零，即ab 端开路。这时端口电压、电流加上标（1），有 4. I S 单独激励，网络N 内的独立电源均置零，受控电源保留，这时，含源二端网络N 转化成单口松驰网络N 0，图中端口电流、电压加上标（2）， S U (1)=U oc I (1)=0
戴维宁定理和诺顿定理
戴维宁定理和诺顿定理 戴维南定理（Thevenin’s theorem）：含独立电源的线性电阻单口网络N，就端口特性而言，可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压uoc；电阻R0是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络N0的等效电阻。戴维南定理（又译为戴维宁定理）又称等效电压源定律，是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理。由于早在1853年，亥姆霍兹也提出过本定理，所以又称亥姆霍兹-戴维南... 对于含独立源，线性电阻和线性受控源的单口网络（二端网络），都可以用一个电压源与电阻相串联的单口网络（二端网络）来等效，这个电压源的电压，就是此单口网络（二端网络）的开路电压，这个串联电阻就是从此单口网络（二端网络）两端看进去，当网络内部所有独立源均置零以后的等效电阻。 uoc 称为开路电压。Ro称为戴维南等效电阻。在电子电路中，当单口网络视为电源时，常称此电阻为输出电阻，常用Ro表示；当单口网络视为负载时，则称之为输入电阻，并常用Ri表示。电压源uoc 和电阻Ro的串联单口网络，常称为戴维南等效电路。 当单口网络的端口电压和电流采用关联参考方向时，其端口电压电流关系方程可表为：U=R0i+uoc。
戴维南定理和诺顿定理是最常用的电路简化方法。由于戴维南定理和诺顿定理都是将有源二端网络等效为电源支路，所以统称为等效电源定理或等效发电机定理。 诺顿定理(Norton’s theorem)：含独立源的线性电阻单口网络N，就端口特性而言，可以等效为一个电流源和电阻的并联。电流源的电流等于单口网络从外部短路时的端口电流isc；电阻R0是单口网络内全部独立源为零值时所得网络N0的等效电阻。 诺顿定理与戴维南定理互为对偶的定理。定理指出，一个含有独立电源线性二端网络N, 就其外部状态而言,可以用一个独立电流源isc 和一个松弛二端网络N0的并联组合来等效。其中，isc是网络N的短路电流，松弛网络N0是将网络 N中的全部独立电源和所有动态元件上的初始条件置零后得到的网络。上述并联组合称为诺顿等效网络。在复频域中等效网络由电流源Isc和算子阻抗Yi(s)并联而成。Isc(s)是短路电流的拉普拉斯变换，Yi(s)是松弛网络N0的入端（策
戴维南定理和诺顿定理实验报告
戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 1、掌握有源二端网络代维南等效电路参数的测定方法。 2、验证戴维南定理、诺顿定理和置换定理的正确性。 二、原理说明 1、任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端网络）。 2、戴维南定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电压源与一个电阻的串联支路来等效代替，此电压源的电压等于该有源二端网络的开路电压U0C，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。这一串联电路称为该网络的代维南等效电路。 3、诺顿定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流等于该有源二端网络的短路电流I SC，其等效内阻R0定义与戴维南定理的相同。 4、有源二端网络等效参数的测量方法 U0C、I SC和R0称为有源二端网络的等效电路参数，可由实验测得。 （一）开路电压U OC的测量方法 （1）可直接用电压表测量。 （2）零示法测U OC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-1所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。 图3-1 图3-2 （二）等效电阻R0的测量方法 （1）开路电压、短路电流法测R0
该方法只实用于内阻较大的二端网络。因当内阻很小时，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，不宜用此法。 该测量方法是：在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U 0C ，然后将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC ，则等效内阻为 SC OC O I U R = （2）伏安法测R 0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-2所示。根据外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻：SC OC O I U I U tg R = ??= =φ 。 (3) 若只有电压表及电阻器，没有电流表测短路电流，或者某些被测网络本身不允许短路，则可在网络两端接入已知阻值为R 的电阻器，测量该电阻两端电压U R ，然后按下式计算。 R U U R R OC )1)((0-= (4) 半电压法测R 0 如图3-3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 图3-3 图3-5 三、实验设备 1、万用表 2、RXDI--1型电路原理实验箱 四、实验内容 被测有源二端网络如图3-4(a)所示。 内容一：有源二端网络戴维南等效电路参数的测定
《电路分析》戴维南定理的解析与练习
《戴维南定理》习题练习 、知识点 1、二端（一端口）网络的概念： 二端网络：具有向外引出一对端子的电路或网络。 无源二端网络：二端网络中没有独立电源。 有源二端网络：二端网络中含有独立电源。 2、戴维宁（戴维南）定理 等效电路的电压 U OC 是有源二端网络的开路电压，即将负载 R L 断开后a 、b 两端之间 的电压。 等效电路的电阻 R o 是有源二端网络中所有独立电源均置零（理想电压源用短路代替， 理想电流源用开路代替）后 ，所得到的无源二端网络 a 、b 两端之间的等效电阻。 源端络 无二网 无源二端网络可 化简为一个电阻 匸戴维宁廣 匸＞ |诺顿定理 任何一个线性有源二端网络都可以用一个电压为 U oc 的理想电压源和一个电阻 R0串 联的等效电路来代替。 如图所示：
二、例题：应用戴维南定理解题 戴维南定理的解题步骤： 1?把电路划分为待求支路和有源二端网络两部分，如图1中的虚线。 2?断开待求支路，形成有源二端网络（要画图），求有源二端网络的开路电压UOC。 3?将有源二端网络内的电源置零，保留其内阻（要画图），求网络的入端等效电阻Rab。 4?画出有源二端网络的等效电压源，其电压源电压US=UOC （此时要注意电源的极性）， 内阻R0=Rab。 5?将待求支路接到等效电压源上，利用欧姆定律求电流。 【例1】电路如图，已知U仁40V , U2=20V，R仁R2=4」R3=13 ■'?，试用戴维宁定理求电流 13。 ⑵求等效电阻R0 将所有独立电源置零（理想电压源用短路 代替，理想电流源用开路代替） 例L團 解：（1）断开待求支路求开路电压 UOC 5 -u2 R1 R2 40-20 4 4 -2.5A UOC = U2 + I R2 = 20 +2.5 4 = 30V 或：UOC = U1 T R1 = 40 T2.5 4 UOC也可用叠加原理等其它方法求。 =30V ⑶画出等效电路求电流I3 U OC _ 30 R。R3 _ 2 13=2A lA R）
(整理)戴维南定理和诺顿定理
戴维南定理和诺顿定理 一、戴维南定理 图2-7-1 二端网络也称为一端口网络，其中含有电源的二端网络称为有源一端口网络，不含电源的二端网络称为无源一端口网络，它们的符号分别如图2-7-1（a）（b）所示。 图2-7-2
任一线性有源一端口网络（如图2-7-2（a）所示）对其余部分而言，可以等效为一个电压源和电阻相串联的电路（如图2-7-2（b）所示），其中的大小等于该有源一端口网络的开路电压，电压源的正极与开路端高电位点对应；等于令该有源一端口网络内所有独立源为零（即电压源短接、电流源开路）后所构成的无源一端口网络的等效电阻。这就是戴维南定理，也称为等效电源定理；与串联的电路称为戴维南等效电路。 要计算一个线性有源一端口网络的戴维南等效电路，其步骤和方法为： 1、计算：利有电路分析方法，计算相应端口的开路电压； 2、计算：当线性有源一端口网络A中不含受控源时，令A内所有独立电源为零后得到的无源一端口网络P则为纯电阻网络，利用无源一端口网络的等效变换就可求出端口等效电阻；当线性一端口网络A中含有受控源时，令A内所有独立电源为零后得到的一端口网络P 中仍含有受控源，这时，可采用加压法和开路短路法求。
图2-7-3 例2-7-1 利用戴维南定理求图2-7-4（a）所示电路中的电流I 为多少？ 图2-7-4 例2-7-1附图 解：将A、B左边部分电路看作有源一端口网络，用戴维南等效电路替代后如图2-10-4（b）所示。 （1）求：将A、B端口开路，得到图2-10-4（c）所示电路。 由米尔曼公式得：
（2）求等效电阻：令A、B以左的三个独立源为零，得到图2-10-4（d）所示电路，则A、B端口的等效电阻为： （3）从图2-10-4（b）中求I： 图2-10-5 例2-7-2附图 例2-7-2 在图2-7-5（a）所示电路中，已知， ，求A、B端口的戴维南等效电路。
戴维南定理和诺顿定理的验证实验报告
戴维南定理和诺顿定理的验证实验报告 一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 戴维南定理和诺顿定理的验证─有源二端网络等效参数的测定 1 电路基本实验（二）——戴维南定理及诺顿定理研究 一．实验目的 1）学习测量有源线性一端口网络的戴维南等效电路参数。 2）用实验证实负载上获得最大功率的条件。 3）探讨戴维南定理及诺顿定理的等效变换。 4）掌握间接测量的误差分析方法。二．实验原理及方法 1. 实验原理 在有源线性一端口网络中，电路分析时，可以等效为一个简单的电压源和电阻串联（戴维南等效电路）或电流源与电阻并联（诺顿等效电路）的简单电路。戴维南定理：任何一个线性有源一端口网络，对外电路而言，它可以用一个电压源和一个电阻的串联组合电路等效，该电压源的电压等于该有源一端口网络在端口处的开路电压，而与电压源串联的等效电阻等于该有源一端口网络中全部独立源置零后的输入电阻。 诺顿定理：任何一个线性有源一端口网络，对外电路而言，它可以用一个电流源和一个电导的并联组合电路等效，该电流源的电流等于该有源一端口网络在端口处的短路电流，而与电流源并联的电导等于该有源一端口网络中全部独立源置零后的输入电导。 2. 实验方法 (1)、测定有源线性一端口网络的等效参数：自行设计一个至少含有两个独立电源、两个网孔的有源线性一端口网络的实验电路，列出相应测量数据的表格。在端口出至少用两种不同的方法测量、计算其戴维南等效电路参数。具体使用方法有： 方法一：短路短路法——用高内阻电压表直接测量a、b端开路电压，则就是等效的开路电压；再用低内阻的电流表测量a、b端短路电流，则等效内 阻 。 方法二：半偏法——用高内阻电压表直接测量开路电压 后，接负载电阻
实验三 戴维南定理和诺顿定理
实验三 戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、试验原理 1.任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电压s U 等于这个有源二端网络的开路电压oc U ， 其等效内阻 eq R 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时 的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流s I 等于这个有源二端网络的短路电流sc I ，其等效内阻 eq R 定义同戴维南定理。 oc U 和eq R 或者sc I 和eq R 称为有源二端网络的等效参数。 图 1 三、实验内容 1． 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的oc U 和eq R 电路如图3所示，电路测出ab 端开路电压oc U 和短路电流sc I ,求出入端等效电阻eq R 。用伏安法， 主要是测量开路电压及电流为额定值I N 时的输出端电压值U N ， 则内阻为: sc oc I U I U R ===???tan 0
图 2 图3 2．负载实验 R，如图4所示，改变L R阻值，测量有源二端网的外特性曲在图3ab端子接入L R（Ω） L U（V） I(A) 3．按图5电路接线，改变L阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。 R（Ω） L U（V） I(A) 图4 图5 4．按6电路接线，改变L阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。。 R（Ω） L U（V） I(A) 1.直流稳压电源（0～30V 双路） 1台 2.直流恒流源 1台 3．数字式万用表 1块 4.直流毫安表 1块 5.电阻箱 1只 6.可变电阻器1只 五．实验注意事项 1. 测量时应注意电流表量程的更换。 2. 改接线路时，要关掉电源 六、实验报告 1. 根据步骤2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，并分 析产生误差的原因。 2. 归纳、总结实验结果。
戴维南定理和诺顿定理的验证实验数据
戴维南定理和诺顿定理的验证 一、实验目的 1、掌握有源二端网络代维南等效电路参数的测定方法。 2、验证戴维南定理、诺顿定理和置换定理的正确性。 3、进一步学习常用直流仪器仪表的使用方法。 二、原理说明 1、任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端网络）。 2、戴维南定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电压源与一个电阻的串联支路来等效代替，此电压源的电压等于该有源二端网络的开路电压U，其等效内阻R等于00C该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。这一串联电路称为该网络的代维南等效电路。 3、诺顿定理：任何一个线性有源网络，总可以用一个理想电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流等于该有源二端网络的短路电流I，其等效内阻R定义与0SC戴维南定理的相同。 4、有源二端网络等效参数的测量方法 U、I和R称为有源二端网络的等效电路参数，可由实验测得。00CSC（一）开路电压U的测量方法OC（1）可直接用电压表测量。 （2）零示法测U OC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-1所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。 图3-2 图3-1
的测量方法（二）等效电阻R0）开路电压、短路电流法测（1R0． 若将其输出端口短路则易损坏该方法只实用于内阻较大的二端网络。因当内阻很小时，其内部元件，不宜用此法。该测量方法是：在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U OC?R I，则等效内阻为U，然后将其输出端短路，用电流表测其短路电流0C SC O I SC）伏安法测R（20根据外特性曲线求出斜率所示。电流表测出有源二端网络的外特性如图用电压表、 3-2UU?OC??R??tg。φ，则内阻：tg O?II SC(3) 若只有电压表及电阻器，没有电流表测短路电流，或者某些被测网络本身不允许短路，则可在网络两端接入已知阻值为R的电阻器，测量该电阻两端电压U ，然后按下式计R算。 R?((UU)?1)R ROC0 (4) 半电压法测R 0如图3-3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 图3-3 图3-5 三、实验设备 序号名称型号与规格数量备注 1 1 30V 可调直流稳压电源0 ～ 1 2 500mA 0 ～可调直流恒流源1 3 直流数字电压表～0 200V 4 1 0 ～直流数字毫安表200mA VC9801A+ 5 1 自备数字万用表 DGJ-05 1 6 可调电阻箱Ω～0 DGJ-05 7 1 1K/2W 电位器DGJ-05 8 1 戴维南定理实验电路板