实验一 戴维南定理
班级：17信息 姓名：张晨瑞 学号：1728405020
实验目的深刻理解和掌握戴维南定理。
掌握测量等效电路参数的方法。
初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图的方法。
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。
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。
初步掌握Origin绘图软件的应用方法。
实验原理
一个含独立源、线性电阻的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子的床帘组合来等效置换，去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。这一定理成为戴维南定理。
实验方法
比较测量法
戴维南定理是一个等效定理，因此应想办法验证等效前后对其他电路的影响是否一致，即等效前后的外特性是否一致。
实验中首先测量原电路的外特性，在测量等效电路的外特性，最后比较两者是否一致，等效电路中的等效参数的获取，可通过测量得到，并同根据电路结构所推到计算出的结果相比较。
实验中期间的参数应使用实际测量值。实际值和期间的标称值是有差别的，所有的理论计算应基于器件的实际值。
等效参数的获取
等效电压Uoc：直接测量被测电路的开路电压，该电压就是等效电压。
等效电阻Ro：将电路中所有电压源短路，所有电流源开路，使用万用表阻挡测量。
测量点个数以及间距的选取
测试过程中测量的点个数以及间距的选取与测量特性和形状有关。对于直线特性，应使测量间距尽量平均，对于非线性特性应在变化陡峭处多测些点。测量的目的是为了用有限的点描述曲线的整体形状和细节特征。因此应注意测试过程中测量的点个数以及间距的选取。
为了比较完整地反映特性和形状，一般选取10个以上的测量点。
本实验中由于特性曲线是直线形状，因此测量点应均匀选取。为了办政策亮点分布合理，迎新测量特性的最大值和最小值，再根据点数合理选择测量间距。
电路的外特性测量方法
在输出端口上接可变负载（如电位器），改变负载（调节电位器）测量端口的电压和电流。
实验仪器与器件
计算机一台
通用电路板一块
万用表两只
直流稳压电源一台
电阻若干
实验内容
测量电阻的实际值，填表，并计算等效电源电压和等效电阻
Multisim仿真
创建电路；
用万用表测量端口开路电压和短路电流，并计算等效电阻；
用万用表的Ω挡测量等效电阻，与（2）比较，将测量结果填入表1中；
根据开路电压和等效电阻创建等效电路；
在通用板上焊接实验电路并测试等效电压和等效电阻，测量结果填入表2和表3中
在通用电路板上焊接戴维南等效电路
测量原电路和戴维南等效电路的外特性，测量结果填入表3中，验证戴维南定理
实验数据记录与分析
电阻的实际测量值
表1
器件
R1
R2
R3
R11
R22
R33
阻值
1.765kΩ
216Ω
262Ω
2.15kΩ
264Ω
325Ω
Multisim仿真电路图
Multisim仿真等效电路图
端口的等效电压和等效电阻
表2
等效电压Uoc
等效电阻Ro
Multisim
实验板
Mulitisim
实验板
2.609V
2.56V
250.355Ω
245Ω
原电路与戴维南等效电路的外特性记录表
表3
负载电阻
/Ω
负载电压/V
负载电流/mA
Multisim
原电路
Multisim
原电路
原电路
等效电路
原电路
等效电路
原电路
等效电路
原电路
等效电路
250
1.303
1.304
1.331
1.343
5.214
5.214
5.05
5.08
500
1.738
1.739
1.751
1.754
3.477
3.477
3.39
3.37
750
1.956
1.956
1.970
1.988
2.608
2.608
2.53
2.57
1000
2.086
2.087
2.09
2.13
2.086
2.087
1.820
1.852
1250
2.173
2.174
2.15
2.19
1.739
1.739
1.631
1.655
1500
2.236
2.236
2.21
2.25
1.49
1.49
1.415
1.432
1750
2.282
2.282
2.26
2.30
1.304
1.304
1.243
1.264
2000
2.318
2.319
2.30
2.34
1.159
1.159
1.097
1.117
2250
2.347
2.348
2.32
2.36
1.043
1.044
0.997
1.014
2500
2.371
2.371
2.35
2.39
0.949
0.949
0.908
0.923
Origin绘图软件绘制等效前后外特性
Multisim仿真下的原电路与等效电路电压比较
实验板上的原电路与等效电路电压比较
Multisim仿真下的原电路与实验板上的原电路负载电压对比
Multisim仿真下的等效电路与实验板上的等效电路负载电压对比
分析总结
本实验在Mulitisim仿真软件上以及实验板上分别测量、记录数据，并比较原电路与等效电路的外特性，在误差允许范围内，验证了戴维南定理。
本实验中存在误差的原因：滑动变阻器无法准确地调到预定值；用万用表测量滑动变阻器的阻值是，存在读数误差；实验中所用定值电阻的真实值与理论值不完全一致。
实验问题与讨论
为何开路电压理论值和实际测量值一样，而短路电流却不一样？
答：因为电压表有很大的内阻，短路电流中包含了流经电压表的电流。
本实验原理图是按照安培表外接法绘制的，考虑安培表外接与内接对本实验有何差别？
答：安培表外接：流经负载的电流值比实际电流值大；
安培表内接：等效电阻和等效电压均比实际大。