电路实验（二）课程设计实验报告-rlc串连电路的零输入响应和阶跃响应

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1、南京工程学院电力工程学院10/11学年第2学期实验报告课程名称电路实验（二）实验名称RLC串连电路的零输入响应和阶跃响应班级名称电力093学生姓名学号同组学生姓名实验时间2011.5.20实验地点工程实践中心9号站229实验报告成绩：评阅教师签字：年月日电力工程学院二〇〇七年制-16-一、实验目的1、当R变化时，分别观察：过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减振荡、等幅度振荡时的UC的零输入响应和阶跃响应波形。2、熟悉Multisim9的具体操作。3、通过仿真，分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。二、原理简述能用二阶微分方程描述

2、的电路称为二阶电路，它在电路结构上含有两个独立的动态电路元件。在二阶电路中，给定的初始条件应有两个，它们由储能元件的初始值决定。RLC串联电路的零输入响应，它可用下述线性二阶常微分方程描述：与电路结构参数相关的两个特征根为：A1,A2由初始条件：所决定。(1)当，则为两个不相等的实根，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。(2)当，则为两个相等的负实根，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程。(3)如果，则为两个不相等的共轭根，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。三、实验接线图（a）临界阻尼响应，R=2kΩ时

3、，开关从上拨到下时，如图9.65所示。从下拨到上时，如9.66所示。图9.65RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应-16-（开关从上到下是零输入相应，开关从下到上是阶跃响应）图9.66零输入响应-16-（b）R=5kΩ时，零输入响应过阻尼电路，电路如图9.69所示。图9.69零输入响应过程阻尼电路（开关从上到下是零输入响应，开关从下是阶跃响应）（c）欠阻尼，R=10Ω时，电路如图9.72所示。-16-图9.72响应欠阻尼电路（开关从上到下是零输入响应，开关从下是阶跃响应）（d）等幅振荡，R=0Ω时。电路如图9.75所示。-16

4、-图9.75等幅电路四：仿真结果-16-图9.67零输入响应临界阻尼波形图9.68阶跃响应临界阻尼波形图9.70零输入响应过阻尼波形-16-图9.71阶跃响应过阻尼波形图9.73零输入响应欠阻尼波形-16-图9.74阶跃响应欠阻尼波形图9.76零输入响应等幅波形-16-图9.77阶跃响应等幅波形五、结论本次上机实验利用Multisim软件对RLC串联电路的响应进行了仿真，得出了二阶系统的响应随阻尼比不同而变化的情况，揭示了阻尼比系数和响应曲线之间的关系。只要适当调整R,L,C的参量数值，并对虚拟实验仪器进行合理设置，便可得到理

5、想的RLC串联电路的阻尼振荡曲线，从而形象、准确地反应RLC电路中阻尼振荡的全过程，进而体现了二阶系统的动态性能。电阻R很小的时候，L,C之间能量的交换占主导作用，电阻消耗的能量较小，在整个过程中，波形将呈现衰减振荡的状态，将周期性地改变方向，储能元件也将周期性地交换能量，所以当时，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。当电阻R很大时能量来不及交换就再在电阻中消耗掉了，电路只发生单纯的积累或释放能量的过程，所以当时，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。零输入响应中，电容在整个过程中一直释放储存的电能，电流始终不改变

6、方向，当t=0时，i=0,当t→∞时，i=0，所以在放电过程中电流必然要经历从小到大再趋于零的变化，电流达到最大值的时候之前，电感吸收能量，建立磁场，之后电感释放能量，磁场逐渐衰减，趋向消失。当时，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程，在电磁振荡中，临界阻尼与欠阻尼和过阻尼相比，系统从运动趋于平衡所需的时间最短。当R=0时，电路为等幅振荡，电路中电压或电流的振荡副度保持不变，振荡过程中不消耗能的量。-16-六、实验心得、体会通过这两次课的学习，我初步的掌握了Multisim9的使用方法和了解了它的对于电路研究优越性，并

7、且能够用Multisim9独立的做一些简单的电路模拟实验，验证一些已经学过的电路原理和现象，从而加深对电路原理的理解和认识，令我受益匪浅。Multisim9这个软件几乎可以模拟任何比较简单的电路，并且可以使误差很小，结果变得更加精确，最最重要的一点是它可以使很危险的电路实验变的很安全，在模拟电路实验的时候没有任何危险，可以让人安全的进行实验来验证一些电路原理和特点，是一个非常实用简便的电路实验模拟工具。以后在学习电路以及其他与之有关的课程时，可以模拟实验课堂上所讲到的理论知识，通过实验感受到理论知识的正确性，达到知行结合，从而

8、达到更好的学习效果。这次上机电路模拟实验让我对电路产生了更大的兴趣，可以自己设计实验进行一些电路原理的验证，也可以通过这个软件运行验证一些重要电路。Multisim9是个既安全又方便的软件，可以为以后的电路学习提供了很大的方便。这两次学习让我对电路有了更多的认识，让我在以后的