《RC串联电路的暂态过程研究》实验内容

1．RC电路暂态过程的观测

实验中用方波发生器代替了直流电源和电键。用示波器观察电容器的波形，在方波电压值为U₀的半个周期时间内，电源对电容器C充电，而在方波电压为零的半个周期内，电容器内电荷通过电阻R放电。充放电过程如图所示。

（1）把方波信号发生器、可变电阻R=0~5KW、电容C=0.1mF，示波器按图接线。

 （2）调节可调电阻R，观察的波形。

 （3）记录电阻R=1KW、电容C=0.1mF

选用合适的扫描速率档位和衰减档位，完整地显示暂态过程。用示波器逐点测试Uc和时间t值,记入表中

具体方法如下：

 按下cursor按钮以显示测量菜单，光标模式选追踪；光标A、光标B都选测试通道，并将光标B固定在所选参考点，移动光标A,记录所在位置的

 

 (4)测量半衰期，求出τ的实验值，并与理论值τ=RC进行比较．

（4）选做：改变电阻(电容)值，观测Uc波形，记录一完整暂态过程内的Uc值。

（5）选做：观测RL串联电路的暂态过程，记录一周期内的UR值。

数据记录

一．研究不同值的RC串联电路的暂态过程

1、f=500Hz(方波)   R=1000Ω, C=0.1mF。

2、f=500Hz(方波)   R=2000Ω, C=0.1mF。

数据处理

1、 用Excel或其它软件作图，把不同值的的RC串联电路的暂态过程作在同一图上。测量得：R=1000Ω  C=0.1mF 

计算得：      理论值  

相对误差

2、 用Excel或其它软件作图，描绘欠阻尼状态的RLC暂态过程图。

测算，并与理论值比较

 

第二篇：实验二 简单RC电路的过渡过程

实验二  简单RC电路的过渡过程

一、实验目的

1、研究RC电路在零输入、阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。

2、学习用示波器观察分析电路的响应。

二、实验属性

验证性

三、实验仪器设备及器材

电工实验装置(DG011T，DY031T，DG053T，DY053)

四、实验要求

实验前些预习报告，凭预习报告参加实验。熟悉教材中RC电路的相关知识。实验中听从安排，正确使用仪表，记录测量数据。实验后根据要求认真书写实验报告。

五、实验原理

1、一阶RC电路对阶跃激励的零状态响应就是直流电源经电阻R向C充电。对于图2-1所示的一阶电路，当t=0时开关K由位置2转到位置1，由方程

初始值  Uc(0–)=0

可以得出电容电压和电流随时间变化的规律

上述式子表明，零状态响应是输入的线性函数。其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量。τ越大，暂态响应所持续的时间越长即过渡过程时间越长。反之，τ越小，过渡过程的时间越短。

2、电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。即电容器的初始电压经电阻R放电。在图2-1中，让开关K于位置1，使初始值Uc(0–)=U₀，再将开关K转到位置2。电容器放电由方程

可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：

3、对于RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状态响应，方波的后沿相当于在电容具有初始值u_c(0–)时把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。

由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的图形，以便于定量分析。

本实验采用的方波信号的频率为1000赫兹。

图2-1

六、实验内容与步骤

1、测定RC电路的电容充电过程。

图2-2

按图2-2接线。先调节电源电压U=5V。在开关K由2置于1时的瞬间开始用秒表计时，实验板上有秒表与5V电压表，使用时只需外接5V直流电源即可。当电压表指示的电容电压Uc达到表2-1中所规定的某一数值时，将开关置于2点(中间点)，用秒表记下时间填在表2-1中，然后开关置于1点，重复上述实验并记下各时间。

其中：U=5V   R=100KΩ    C=147μF

表2-1

2、测定RC电路的电容放电过程

将电容充电至表中电压，按图2-2接线，电容电压为4.5V。用秒表计时，在t=0时，

将开关K置于3点，方法同上。数据记在表2-2中。

                                                               

 表2-2

3、用示波器观察RC电路的方波响应-

首先将方波发生器的电源接通使之产生方波，并将此方波输给示波器，调整示波器，使其能观察到合适的稳定方波波形(可选幅值3至5V，频率1KHz左右)。

按图2—3接线。选取不同的R和C。如：

(1)C=1000PF    R=10KΩ

(2)C=0.01μF    R=1KΩ

(3)C=0.01μF    R=10KΩ

用示波器观察u_c(t)波形的变化情况，并将其描绘下来。

图2-3

七、报告要求

1、用坐标纸描绘出电容充电及放电过程。

2、把用示波器观察出的各种波形画在坐标纸上，并做出必要的说明。