电工实验台电压源与电流源的等效变换说明

一、电工实验台,电工实验设备,电工实验装置实验目的
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。
二、电工实验台,电工实验设备,电工实验装置原理说明
1. 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的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。
2. 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（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。
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，则可用一个理想的电压源Us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与一电导g_o相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。
一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：
I_s＝U_s／R_o，g_o＝1/R_o   或  U_s＝I_sR_o，R_o＝ 1/ g_o 。 如图8-1所示。 三、电工实验台,电工实验设备,电工实验装置实验设备

序号	名    称	型号与规格	数量	备  注
1	可调直流稳压电源	0~30V	1
2	可调直流恒流源	0~500mA	1
3	直流数字电压表	0~200V	1	实验屏上
4	直流数字毫安表	0~200mA	1	实验屏上
5	万用表		1	自备
6	电阻器	120Ω，200Ω 300Ω，1KΩ		MYDG05
7	可调电阻箱	0~99999.9Ω	1	MYDG05

四、实验内容
1. 测定直流稳压电源与实际电压源的外特性
(1)按图7-2接线。Us为＋12V直流稳压电源（将R₀短接）。调节R₂，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。

U（V）
I（mA）

 (2) 按图7-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R₂，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。

U（V）
I（mA）

2. 测定电流源的外特性
按图7-4接线，Is为直流恒流源，调节其输出为10mA，令R_o分别为1KΩ和∞（即接入和断开），调节电位器R_L（从0至1KΩ），测出这两种情况下的电压表和电流表的读
数。自拟数据表格，记录实验数据。3. 测定电源等效变换的条件先按图7-5（a）线路接线，记录线路中两表的读数。然后利用图7-5(a)中右侧的元件和仪表，按图7-5(b)接线。调节恒流源的输出电流I_S，使两表的读数与7- 5(a)时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性。   五、实验注意事项
1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。
2. 换接线路时，必须关闭电源开关。
3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。
六、预习思考题
1. 通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？
2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？
七、实验报告
1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。
2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。
3. 心得体会及其他。