实验三RC电路的研究(模拟箱)

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1、实验三RC电路的研究一、实验目的：1•研究电容器充电、放电时，其两端电压随时间变化的规律。2.了解时间常数T的物理意义及侧量方法。二、实验器材:THM-6型模拟电路实验箱、数字万用表（VC9098型）、电容器220gF）两个、电阻200KQ、秒表、单刀双掷开关及连接导线若干。三、实验原理：电源电压E。通过电阻R给电容器C充电时，电容器两端电压随时间不断上升。上升的规律是:Uc充=Eo(l//RC)当电容器经过电阻R放电时，电容器两端电压自E。随时间按指数规律下降，下降的规律是:5：放=Eoe-t/RC在

2、RC电路中，R与C的乘积叫电路的时间常数，用t表示，即t=RCoRC愈大，充放电愈慢，所以它可作为RC电路充放电的快慢的标志。当t=RC时，则充电电压UcEo（1—et/RC）—Eo（1—e】）=O・63Eo。这说明电容器被充电过程中，％充上升至电源电压E。的0.63倍时所需的时间就是时间常数To当电容放电时间t=RC时，则放电电压为：TT_口-t/RC_口—1_Uc放—匕oe—匕°e—2.72=0・37E（）这说明电容器放电过程中，5放下降到电源电压E°的0.37倍时所需的时间就是时间常数To1•研究

3、电容器充放电规律:+①熟悉模拟电路实验箱，找出组成该电路的各个元件。②按电路图连好电路。③检查电路无误后接通电源。电键£接通，K2断开，使一个电容接入电路。同时,将数字电压表（直流档）按极性要求接在G两端，则可随时读出充电和放电时的电压值。将电键K接到a点，电容器.^11G开始充电，同时立即用秒表计时。每隔10秒钟记一下Uc的数值，直至记到矢秒止。（2）电容器Ci充电到秒4t时立即将电键K掷到b点,电容器Cl开始放电，同时计时，也是每隔10秒钟记录一下Uc的值,直至4t秒止。以上的测量再重复一次，将二次

4、测量结果记录在原始记录表中。注意：1）每次测量充电到秒时立即将电键k由a点掷到电，同时立即计时；2）每次测量放电4t时，经4t秒是不能放电完毕的，即Uc放』，所以每次重复充电前必须用另一导线连接在电容器两端，使Uc=0,然后再重新充电并计时。2.时间常数的测定因为时间常数t=RC,所以改变R或C的大小均能改变T的值。具体做法就是用C1和C2并联，此时，总电容C=C1+C2o使Eo=12V,C=Ci+C2=44OmF,即首先将RC电路中的电键Ki、K2全接通，整个电路与电源E。接通，在将电键K掷到a点给电

5、容器充电。同时每隔10秒记录Uc充的数值,直至充电到4t秒。充电到4t秒时立即放电，也是每隔10秒记录比放的值,直至放电到4丫秒止。以上测量再重复一次，将二次测量结果填在记录表中。五、数据处理:根据原始记录，取二次测量的平均值，以时间t为横坐标、以Uc充及Uc放为纵坐标，分别画出Uc充一t及2.首先计算出Uc充=°・63Eo及Uc放=0・37E°的然后分别从充、放电曲线上找出与0.63E0及Uc放=0.37E°相对应的两个时间的平均值即为时间常数t的值。3.根据理论计算出的真实值:9乃0=R(C1+C2

6、)，最后分别算出相对误差。耳=忖—巧。1100%厂10E2=片2_%1100%厂20原始记录表1测试条件；E0=12VCl=220uFR=200KUc次数Os10s20s30s40s4t充电时12平均放电时12平均原始记录表1测试条件；E0=12VC=Cl+C2=440uFR=200KUc次数Os10s20s30s40s4t充电时12平均放电时12平均