RC、RL电路的暂态过程.ppt

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1、RC、RL电路的暂态过程实验背景实验目的实验原理实验仪器实验内容实验主要现象操作过程数据及处理注意事项思考题实验背景电阻（R）、电容（C）、电感（L）是电路的基本元件。在RC、RL串联电路中，接通或断开电源时，电路往往产生一种稳定状态过渡到另一种稳定状态的暂态过程，这些电路的暂态过程不可忽视。在瞬变时电路某些元件的电压或电流可能大于稳定状态时它最大值的好几倍，出现过电压或过电流现象，实验背景所以，如不预先考虑到暂态过程中暂态现象，电路元件便有损伤甚至毁坏的危险。另一方面，通过暂态过程的研究，还可以从积极方面控制和利用过渡现象，如提高过渡的速度，可获得高电压或者大电流。实验目的1）学会使用

2、数字示波器、函数信号发生器观测电路的暂态过程；2）学会观测并选择合适的波形测量电路的时间常数；3）学会观测并选择合适的波形测量电路半衰期。实验原理一、RC电路１.电阻R及电容C组成的直流串联电路中，接通或断开电源的瞬间，电容上的电压随时间发生变化。如图1所示，当开关K闭合在位置1时，将对电容C充电直到其电压等于电源的开路电压V0为止；当开关K闭合在位置2时，电容将通过电阻R放电直到其电量全部被耗光为止，电路这一过程称为电路的暂态过程。实验原理２.RC充放电公式在此过程中，电容器C上的电压随时间的变化关系如下：令τ=RC，τ称为电路的时间常数（或驰豫时间），它反映电路充放电过程的快慢，τ越

3、大，充放电过程越慢，反之则快。当Vc由V0减小到V0/2时，相应的时间间隔称为半衰期充电过程放电过程实验原理图1　RC充放电电路实验原理二、RL电路１.电阻R及电感L组成的直流串联电路中，接通或断开电源的瞬间，电路的电流随时间发生变化。如图2所示，当开关K闭合在位置2时，电感L的电流由0逐渐增大，直到其电流达到稳定值I0（I0=Vs/R)；当开关K闭合在位置2时，电感L将通过电阻R逐渐放电，直到其电流减小到0。同理，电路这一过程称为电路的暂态过程。实验原理２.RL电路中电流的计算公式在此过程中，电感L上的电流随时间的变化关系如下：令τ=L/R，τ称为电路的时间常数（或驰豫时间），它反映电

4、路充放电过程的快慢，τ越大，充放电过程越慢，反之则快。当Ι由Ι0减小到Ι0/2时，相应的时间间隔称为半衰期电流增大过程电流消失过程实验原理图2　RL充放电电路实验仪器实验电路板TDS1001B数字存储示波器GFG—8216A函数发生器接函数信号发生器的连接线接数字示波器的连接线计算机附件：电路板所对应的电子器件值电路板所对应的电子器件值新的电路板电阻这排按键档：1号：100Ω2号：560Ω3号：1kΩ4号：10kΩ5号：20kΩ6号：100kΩ电容、电感按键档：1号：0.001μF2号：0.01μF3号：0.047μF4号：0.1μF5号：5mH6号：25mH7号：33mH8号：68mH

5、附件：电路板所对应的电子器件值电路板所对应的电子器件值旧的电路板电阻这排按键档：3号：110Ω4号：560Ω5号：1.1kΩ6号：11kΩ7号：20kΩ8号：100kΩ电容、电感按键档：1号：0.001μF2号：0.01μF3号：0.047μF4号：0.1μF5号：10mH6号：25mH7号：33mH8号：68mH实验内容一、RC电路二、RL电路RC电路（1）按图接线。选择电容C=0.01μF，调节函数发生器使其输出方波信号、信号频率为f=500Hz，电压输出到合适的幅度，R的电阻值分别选择为1k、20k、100k，按动示波器‘AUTOSET’按钮，调节示波器的Y轴衰减倍率旋钮（V

6、OLTS/DIV）及X扫描速度旋钮（SEC/DIV），观察示波器显示的波形。（２）分析波形，选择合适的波形测量半衰期。按动数字示波器上的‘CURSOR’按钮，然后按动液晶上‘类型’对应的在功能面板上的按钮，使液晶上‘类型’下方出现‘时间’字样。调节光标1（CURSOR1）和光标（CURSOR2）旋钮测量并记录半衰期T1/2，然后将此波形储存于计算机中。计算此时电路理论上的半衰期T1/2，并对半衰期T1/2的理论值和实测值进行比较。（3）通过比较会得到一个实测值与理论值最接近的波形，将此波形给打印出来并标出所对应的电阻值。注意：计算时间常数RC时，R=R1+Rs，其中Rs为信号源内阻。RL

7、电路（１）按电路图接线。选择电感为L=0.033H，调节函数发生器使其输出方波信号、信号频率为f=1000Hz，电压输出到合适的幅度，R的电阻值分别选择为10k、1k和100，按动示波器‘AUTOSET’按钮，调节示波器的Y轴衰减倍率旋钮（VOLTS/DIV）及X扫描速度旋钮（SEC/DIV），观察示波器显示的波形。（２）选择合适波形测量半衰期。利用示波器‘光标’测量T1/2（同上一步方法类同）。计算理论值的半衰期T1/2，并