RC串联电路暂态过程的研究
rc电路暂态过程实验报告
rc电路暂态过程实验报告RC 电路暂态过程实验报告一、实验目的1、观察 RC 电路在充放电过程中电容电压和电流的变化规律。
2、掌握时间常数τ 的测量方法。
3、了解 RC 电路暂态过程对脉冲信号的响应。
二、实验原理1、 RC 电路的充电过程当 RC 串联电路接通直流电源 E 时，电源通过电阻 R 向电容 C 充电，电容两端的电压 uC 逐渐上升。
在充电过程中，电容电压 uC 随时间 t的变化规律为：＼u_{C} ＝ E(1 e^｛＼frac{t}｛RC}｝）＼其中，RC 称为时间常数τ ，它决定了充电过程的快慢。
充电电流 iC 为：＼i_{C} ＝＼frac{E}｛R}e^｛＼frac{t}｛RC}｝＼2、 RC 电路的放电过程充电结束后，将 RC 电路的电源断开，电容 C 通过电阻 R 放电。
在放电过程中，电容电压 uC 随时间 t 的变化规律为：＼u_{C} ＝ Ee^｛＼frac{t}｛RC}｝＼放电电流 iC 为：＼i_{C} ＝＼frac{E}｛R}e^｛＼frac{t}｛RC}｝＼三、实验仪器与设备1、直流稳压电源2、示波器3、电阻箱4、电容箱5、导线若干四、实验内容与步骤1、连接实验电路按照电路图连接 RC 串联电路，将电阻箱和电容箱分别设置为预定的值，如 R ＝100Ω，C ＝100μF。
2、观察充电过程接通直流电源，用示波器观察电容电压 uC 的变化。
调整示波器的时间和电压刻度，使波形清晰可见。
记录充电过程中电容电压达到稳定值的时间。
3、观察放电过程充电完成后，断开电源，观察电容放电过程中电压的变化。
同样记录放电过程中电容电压下降到初始值一半的时间。
4、改变电阻和电容的值分别改变电阻 R 和电容 C 的值，如 R ＝200Ω，C ＝200μF，重复上述实验步骤，观察充电和放电过程的变化。
5、测量时间常数τ根据实验数据，通过测量电容电压从初始值上升到稳定值的 632%（或从稳定值下降到 368%）所经过的时间，计算时间常数τ ，并与理论值进行比较。
rc串联电路暂态过程研究操作要点及注意事项
rc串联电路暂态过程研究操作要点及注意事项一、引言RC串联电路是电子学中常见的基本电路之一，其暂态过程研究对于理解电路的稳定性、响应速度等方面具有重要意义。
本文将从实验操作要点和注意事项两个方面来详细介绍RC串联电路暂态过程研究的相关内容。
二、实验操作要点1. 实验器材准备：需要准备示波器、函数信号发生器、数字万用表等设备，以及电阻和电容等元件。
2. 电路搭建：根据实验要求，按照图示进行RC串联电路的搭建，并注意接线的正确性。
3. 实验参数设置：根据实验要求，设置函数信号发生器输出频率和幅值等参数，并记录下来。
4. 实验数据采集：使用示波器观测并记录下RC串联电路中各节点的电压变化情况，并使用数字万用表测量相关参数。
5. 数据分析处理：根据采集到的数据进行分析处理，得出相关结论。
三、注意事项1. 保持实验环境干净整洁：在进行实验时应保持实验环境干净整洁，尽量避免灰尘和杂物进入设备内部影响实验结果。
2. 注意电路接线的正确性：在搭建RC串联电路时，应注意接线的正确性，以避免短路、开路等情况出现。
3. 注意器材使用安全：在使用示波器、函数信号发生器等设备时，应注意安全使用，避免对人和设备造成伤害。
4. 注意测量精度：在进行数据采集和测量时，应注意测量精度，尽可能减小误差对实验结果的影响。
5. 注意数据处理方法：在进行数据分析处理时，应选择合适的方法，并注意数据处理过程中的误差和不确定性。
四、结论通过以上实验操作要点和注意事项的介绍，我们可以更加全面地了解RC串联电路暂态过程研究的相关内容。
在实验中需要注意保持实验环境干净整洁、正确接线、安全使用器材、精确测量和合理数据处理等方面。
通过对采集到的数据进行分析处理，我们可以得出相关结论，并进一步深入理解RC串联电路暂态过程的特点和规律。
rc串联电路暂态过程研究操作要点注意事项
rc串联电路暂态过程研究操作要点注意事项
一、实验目的
1、了解rc谐振电路的暂态特性。
2、学会绘制暂态波形，分析暂态过程，掌握rc串联电路应用。
二、实验原理
rc串联电路是一个简单的电路，其特性主要取决于电路中两器件的参数，即电容C和电阻R。
它是由一个电容和一个电阻串联而成的一个简单放大电路。
当它与外界接通时，由电阻限制电路中的电流，capacitor（电容）作用于电路中，电容充电后电路中的电流逐渐减少到0，而电压在R-C组合中先上升，然后下降直至为0，此过程叫暂态过程。
三、实验要求
1、使用数字示波器观察RC网络暂态过程的电压、电流变化趋势；
2、分析电容电压充电、放电过程，并观察其变化规律；
3、测量RC串联电路电压衰减时间常数。
四、实验准备
1、根据选定的实验内容准备相应的实验仪器和电子元器件；
2、使用数据表和数据分析软件记录和分析实验数据；
3、准备实验报告，以便详细记录和分析实验数据。
五、操作注意事项
1、操作前，务必先阅读实验提示，以确保实验操作正确；
2、操作过程中，注意电路的良好连接，确保电路正常工作；
3、使用数字示波器观察电压、电流变化的趋势，以便分析暂态过程；
4、电容充放、电压衰减波形绘制要符合实际情况，并要绘制规范电路图；
5、实验前准备好实验报告，以便实验结果详细记录和分析；
6、所有仪器和材料要放在静电安全的地方，以防止仪器损坏或静电放电。
RLC电路的暂态分析
实验：R-L-C电路的暂态研究A实验原理：1 RC串联电路的暂态过程：当t=0时，方波电压u(t)从0耀变到E。
这时电路通过R对电容C充电。
由于电容两端的电压u c不能突变，上升必须经过一个充电过程。
这就是电路的暂态过程。
设电路中的充电电流为，则，因此电路回路方程是1方程1是一个微分方程。
考虑t=O时u c=0V的初始边界条件，则方程的解是：23这就是电路的充电过程，u c与i均呈指数规律变化，只是u c随时间的增加而增加；i随时间的增加而减小。
如果当u(t)从E突变为0V，这时电路处于放电过程，方程是：4考虑t=0时u C=E 的初始条件，方程的解为：56由解可以知道u c与I仍然是呈指数规律变化，u c随时间的增加而减小；i随时间的增加而减小，而且方向相反。
经研究可知。
对于RC串联电路它的充放电过程快慢均由时间常数决定，的物理含义是指：当电容上的电压从0上升到E的倍，即0.63时所需要的时间。
或者电容上的电压从E减小到E的倍，即0.36时所需要的时间。
2 RLC串联电路的暂态过程：由基而尔霍夫电路定律可以知道；7即 8因为u(t)是一方波信号，当u(t)=E时电路处于充电状态；u(t)=0V时处于放电状态。
以放电状态作为研究状态，则8式中的u(t)=0V，假设初始条件t=0 u C=E，方程按RLC取值的不同，可以成三种情况讨论：A：，电路呈阻尼振荡状态方程的解是：9其中 1011图就是振荡波形图,为了对阻尼振荡状态有明确的了解，特分析以下几个物理参数。
1）时间常数：的物理意义是代表振幅衰减快慢的程度。
被称为衰减系数，可以从波形上任找一振幅定为研究的起始量，时间定为, 振幅标号N，由9式可以知道：12设振荡周期是T，当振幅为时：13因为，因此13式可以改写成：14由12，14式可以知道：，进一步求得：152) 振荡园频率与振荡周期T：在RLC电路中，L，C都是储能元件，能量可以可逆转换，电路振荡衰减是由于存在耗能元件R，从公式11可以知道，如果将电阻R取得非常小，使，则由公式11可知：16正好是LC电路的固有频率，由于，那么周期为：173）品质因素Q：品质因素Q值的物理意义是电路中储能与每周期内耗能量之比的倍：19合并19与10式得： 20B：当时，电路处于临界阻尼状态，由11式可以知道这时，电路正好满足不振荡条件，此时衰减最快。
RCL串联电路
实验十RLC串联电路的暂态过程RC. RL或者RLC电路的暂态过程即指电路由一个平衡态到另一个平衡图的变化过程。
一般说，由于变化过程持续时间很短，所以称作为"暂态过程"。
暂态过程的物理原理就是微分电路、积分电路等基础在脉冲技术等方便有较广泛的应用。
串联电路与直流电源相接，当电源接通或断开的瞬间将形成电路充电或放电的暂态变化过程，变化快慢是由电路中各元件的量值和特性决定的，描述暂态变化快慢的特性参数是放电电路的时间常数或半衰期。
一.实验目的1. 通过对RC和RL电路的暂态过程的学习，加深对电容和电感特性的认识。
2. 考察与研究RCL〔串联电路的暂态过程的三种状态。
3. 学巧实验方波信号与双综示波器，显示暂态信号4. 学习实验数字式示波器，了解示波器的存储、输出功能。
二.实验原理1.RC电路的暂态过程(1) 充电过程在图1所示的电路中，开关k拨到1后，接通电源，电流便通过电阻,对电容器C进行充电，电容器上的电荷逐渐积累，电容两端的电压随着增加，同时电阻两端的电Ur=E-Uc,.随之减小。
电路中，电流在开关K拨到1的瞬间，电容器上没有电荷的积累，电源电压全部降到电阻R上，此时，电流Io=E为最大。
随着电容器上电荷的积累，UcR也随之减小，同时向电容提供的电量q减小，电容两增大，充电电流i=E−UcR端的电压Uc增加的速度变慢，即电容的充电速度越来越慢，直至Uc=0时，充电过程终止，电路达到稳定状态。
这个暂态变化的具体数学描述为q=CUc 充电过程：(2)放电过程图1所示电路充电过程结束后，开关K由1拨向2，电容器C已带有电荷.开关K拨向2的瞬时Uc=E.电流最大Io=E，随后，电容上的电荷通过R开始放电,Uc减R小，放电电流i也随之减小，这就使得Uc减小的速度放慢。
放电过程的数学描述为Uc+Ir=02.RL电路的暂态过程电流由0由增长到一定过程后，才达到稳定状态，这个过程也是一个指数变化的过程。
RC串联电路的暂态过程
选十 RC 串联电路的暂态过程一、目的要求通过实验了解RC 串联电路充、放电的暂态过程，加深对该电路的理解。
具体要求做到： 1． 观察RC 电路在充、放点过程中V O 和V R 的变化规律；描绘出V O 和V R 的实验曲线； 2． 了解时间常数τ和半衰期T1/2的物理意义，并计算出它们的量值。
二、仪器设备电阻箱、示波器和函数信号发生器三、参考书目1．程守洙、江之永《普通物理学》第三册（1979年版）P.158—163。
2．华中工学院等合编《物理实验》基础部分P.151—157。
3．林抒、龚镇雄《普通物理实验》P.319—324。
4．A ·M.波蒂斯、H.D.扬《大学物理实验》P.135—148。
5．南京工学院编《物理实验》教学参考书P.182—189。
四、基本原理RC 电路的特点是充放点过程按指数函数规律进行的。
1． 充电过程在图1的电路中，当K 扳向“1”的瞬间，电容器尚未积累电荷，此时电动势E 全部 降落在R 上最大的充电电流为I O =E/R ；随着电容器电荷的积累，V O 增大，R 两端的电压V R 减小，充电电流i 跟着减小，着又反过来使V O 的增长率变的缓慢；直至V O 等于E 时，充电过程才终止，电路达到稳定状态。
图1 RC 串联电路在这过程中，电路方程为：V R +V O =iR+CQ=E (1) 用dt dQ i =代入，得：E CQ dt dQ R =+ (2)由初始条件：t=0时Q=0，的(2)式的解为：)1(RCteCE Q --=(3))1(RC to e E CQV --==从(3)式可见，Q 和V O 是随时间t 按指数函数的规律增长的，函数的曲线如图2(a)所示。
C相应可得： RCte RE dt dQ i -==(4) RCt EeiR -==R V式(4)表明，充电电流i 和电阻电压V R 是随着时间t 按指数规律衰减的；起函数曲线(a) (b) 图2 电容器充电时的函数曲线 如图2(b)所示。
试验17RC串联电路的暂态过程
的端电压）减小到初始值的一半时所需时间为T1¢/2 ，由式（2）得
当 t =T1/2 时，
南京信息工程大学物理实验教学中心——陈玉林-1-来自大学物理实验VC
=
E(1 - e-T1/ 2 /t )
=
1 2
E
Þ T1/2 = t ln 2 = 0.693t
间皆为 0.693τ。
对于实验来说，T1/2 或 T1¢/2 较便于直接测量，这样再通过式（3）便可求得时间常数τ。
注：当电容器 C 上电压 VC 在放电时由 E 减少到 E/2 时，相应经过的时间称为半衰期 T1/2， 由下式（4）可知，这和上面充电时的 T1/2 是等同的。
3．虽然从理论上来说，t 为无穷大时，才有 VC=E、t=0，即充电过程结束。但
t = 4t时,VC = E(1- e-4 ) = 0.982E t = 5t时,VC = E(1- e-5 ) = 0.993E
所以 t=4τ～5τ时，可以认为实际上已充电完毕。
（二）放电过程
当把电键打向位置 2 时，电容 C 通过电阻 R 放电，回路方程为：
dVC dt
+
1 RC
VC
=
0
综合初始条件 t =0 时，VC=E，得到方程的解：
南京信息工程大学物理实验教学中心——陈玉林
-2-
大学物理实验
形，就可得到图 2 所示的曲线。
四、 实验内容及数据处理
1. 将信号源直接输入示波器，调节电压及大小，使方波占满屏坐标的整格数（作基准）。
方波信号的频率大约取 500Hz。
2．按图 1 联接线路，R 取 2KΩ，C 取 0.02μF、0.04μF、0.06μF、0.08μF。用示波器观
实验二十rlc串联电路的暂态过程
实验二十 RLC 串联电路的暂态过程电路的暂态过程就是当电源接通或断开后的“瞬间”，电路中的电流或电压非稳定的变化过程。
电路中的暂态过程不可忽视，在瞬变时某些部分的电压或电流可能大于稳定状态时最大值的好几倍，出现过电压或过电流的现象，所以如果不预先考虑到暂态过程中的过渡现象，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，可以获得高电压或者大电流等。
【实验目的】1．研究RC 串联电路的暂态特性。
2．研究RLC 串联电路的暂态特性。
3．加深R 、L 和C 各元件在电路中的作用。
【预习重点】1．RC 电路、RLC 电路的暂态特性。
2．电阻、电容元件的功能。
3．示波器的原理和使用方法。
【实验原理】1．RC 串联电路RC 串联电路的暂态过程就是当电源接通或断开后的“瞬间”，电路中的电流或电压非稳定的变化过程。
将电阻R 和电容C 串联成如20-1所示的电路图，当K 与“1”接通时，其充电方程为： q iR E C+= （20.1） 或写成 dq q R E dt C+= （20.2）图20-1 RC 串联电路的暂态过程示意图上述方程的初始条件是0)0(q =，因此可以解出式（20.2）的解/(1)t q Q e τ-=- （20.3） 式中 τ（RC ）称为RC 串联电路的时间常数，单位为秒；Q （EC =）为电容器C 端电压为E 时所贮藏的电荷量大小，单位为库仑；q 为t 时刻电容器贮藏的电荷量。
由式（20.3）可计算出电容和电阻两端的电压与时间关系的表达式：//(1)t c U q C E e τ-==- （20.4）/t R dq U REe dt τ-== （20.5） 当K 与“0”接通时，放电方程为：10dq R q dt C+= （20.6） 根据初始条件 (0)q Q EC ==，可以得到/t q Q e τ-= （20.7）/t C U E e τ-= （20.8）/t R U E e τ-=- （20.9）由上述公式可知，C U ，R U 和q 都按指数变化，τ值越大，则C U 变化越慢，即电容的充电或放电越慢。
rc串联电路暂态过程研究充电曲线终值与放电曲线初始值低于电源输出电压的原因
rc串联电路暂态过程研究充电曲线终值与放电曲线初始值低于电源输出电压的原因RC串联电路是电子学中的一种基本电路，在许多电子应用中都有广泛应用。
它由一个电阻R和一个电容C组成，当电路接入电源时，电容器开始充电并在时间t后达到稳态。
反之，当电源被切断电路闭合时，电容器开始放电。
本文将探究RC串联电路暂态过程研究充电曲线终值与放电曲线初始值低于电源输出电压的原因。
1. RC电路的基本概念RC串联电路是由一个电阻R和一个电容C串联而成的电路。
当电容C在电路中充电的时候，电路的电压会逐步增加，而电容的电荷也逐渐积聚。
当电路中断电的时候，电容将从储存的电能中释放电荷，同时电压也会逐渐降低。
在电路中，电容代表一种可以储存电能的组件，而电阻则是限制电流流动的元件。
2. RC电路的充电过程在RC电路充电过程中，电源提供的电压会使电容器内积累电荷，直到达到与电源电压相同的电压值，此时电流将逐渐减小，直到电容器内电荷达到电源电压时电流停止流动，电容开始稳定充电。
在RC电路充电过程中，充电曲线反映了电容电压与时间的变化情况，可以通过公式进行计算，公式如下：Vc(t) = V(1-e^(-t/RC))其中，Vc(t)表示电容电压随时间变化的函数，V表示电源的电压，R为电阻值，C为电容容量，t为时间。
上述公式表明，在RC电路充电的初期，电容器的内部电压增长较快，但是在快速充电后其充电速度会减缓，最终会达到电源电压的稳态充电状态。
因此，在充电曲线中，充电时间越长，充电曲线所接近的稳态电压就越高。
3. RC电路的放电过程在RC电路中，电容的放电过程与充电过程相似，唯一的区别在于电池已经脱离电路。
在放电过程中，电容器会释放存储在其中的电荷，电容电压也随着时间的推移而减少。
在放电过程中，放电曲线以相同的公式计算，但是使用不同的初值。
可以使用以下公式进行计算：Vc(t) = V(1-e^(-t/RC))其中，Vc(t)表示电容器在时间t时的电荷状态，V表示电源的电压，R为电阻值，C为电容容量，t为时间。
RCL串联电路暂态过程研究报告
电感器，是能够把电能转换为磁能而储存起来的器件，又称扼流器、电抗器、动态电抗器。根据电磁感应原理，因电感器产生的磁场，当电感器所在电路的电流发生变化时，磁场可以抑制电流的变化。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。理想电感器只在电路中的电流发生变化时起作用。同样的，电感也是电路的基本属性之一，即当闭合回路的电流出现变化时，会产生一个感应电动势阻止电流发生变化，这种现象称为自感（Self inductance）。若感应电动势是因附近其他闭合回路的电流发生变化而产生的，则称为互感（Mutual inductance）。
关键词：RCL串联电路、暂态、电磁阻尼运动
1
1.1
储能元件（Energy storage element），顾名思义，即为可以储存能量的电子元件，通常表现为在交流电路中的平均功率为0，即无功率、能量的消耗，只有能量转换功能的电子元件。通常包含电容器（Capacitance）、电感器（Inductance）、化学电池（Chemical battery）等。
RCL串联电路暂态过程的研究
孙健飞
通信132
13426014
RCL串联电路暂态过程的研究
摘要：RC、RL、RCL串联电路中，在直流电源接通和断开的瞬间，因电路储能元件（电容、电感）的充放电，使电路从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态的过程称之为暂态过程。暂态过程虽然很短，但其对电路的影响也不可忽视。通过对RCL串联电路暂态过程的研究，可以学习如何通过实际实验操作来研究RC、RL、RCL串联电路的暂态过程，加深对电容、电感特性的理解，理解电磁阻尼振动的相关规律。
图2.2.2 RL串联暂态实验记录
2.3
图2.3.1 RCL串联电路
如图为RCL串联电路。
RC串联电路的暂态和稳态过程(实验)
4 | 同济大学物理实验中心
[放电过程] 放电过程中的回路方程：
RC
du dt
+Uc
=
0
(3)
由初始条件 t = 0 时，Uc = E 得解为：
−t
U c = Ee RC
i
=
−
E
−t
e RC
(4)
R
−t
U R = −Ee RC 由式（4）可知，放电过程中，电容电压随时间呈指数规律衰减，如图 4（b）
(9)
将上两式的 B 和 A 值相比得：sinϕ = B
(10)
A
所以，通过测量李萨如图形的 A、B 值，即可算得输入和输出电压的相位差
即相移 φ。 数字示波器显示李萨如图形方法如下（适用于 UTD2052EEL 数字存储示波
器）：
1．按DISPLAY 菜单按键，以调出显示控制菜单。 2．按F2以选择 X-Y 。数字存储示波器将以李萨如 （Lissa jous）图形模式显示该电路的输入输出特征。 3．调整垂直标度和垂直位置旋钮使波形达到最佳效果。 4．应用李萨如图形法观测并计算出相位差。
图 9 RC 暂态过程测量电路
设定电阻箱阻值 R=1.0000K Ω ； C = 0.47µF ，按图 9 连接电路。设定信号 发生器输出信号为方波，输出电压幅值为 1V。调节信号发生器频率由 100hz 至 1000hz，按下 SET TO ZERO 使 CH1 和 CH2 两个通道的波形对 X 轴对称，并相 应调节数字示波器使波形显示合适。仔细观察U c 的波形变化，并分析其成因。（可用
二、实验原理 RC 或 RL 串联电路中，电路中的电压和电流随电源作恒定的周期性变化,电
路的这种状态称为稳态过程。然而这种具有储能元件（C 或 L）的电路在电路接 通、断开，或电路的参数、结构、电源等发生改变时，电路从一个稳态经过一定 时间过渡到另一新的稳态,这一过程称为暂态过程。描述暂态过程变化快慢的特 性参数常用时间常数或半衰期表示，由电路中各元件的量值和特性决定。通过对 暂态过程的研究，有助于了解电子技术中常用到的耦合电路、积分电路、微分电 路、隔直电路、延时电路等电路设计的原理，了解电路的暂态特性也有助于电路 设计的合理化，避免电源在接通和断开的瞬间产生过大的电压或电流而造成电器 设备和元器件的损坏现象的发生。
RC电路暂态过程研究 实验报告
RC串联电路暂态过程研究教学资料物理实验教学中心RC串联电路暂态过程研究【教学基本要求】1．了解计算机数据采集的基本过程和影响采集精确度的主要因素。
2．掌握RC串联电路充放电的特点，理解充放电过程中的电压变化规律。
3．掌握时间常数、半衰期等基本概念，理解它们如何影响充放电过程。
4．了解RC电路暂态过程研究实验系统的主要功能，熟练操作软件。
【授课提纲】本授课提纲与PowerPoint演示相结合。
1．本实验要掌握的重点内容本实验与其它实验不同，它是一个计算机数据采集实验，目的是学习计算机数据采集在物理实验中的应用，所以本实验并不象其它实验一样重点在于数据的测量与计算，因为这些工作已由计算机帮你完成了。
那么，我们做这样一个实验，我们要掌握的重点是什么呢？●了解计算机数据采集系统的基本构成和数据采集的基本过程。
●认真分析实验结果，深刻理解实验结果所揭示的物理现象，与理论分析是否相符。
●掌握数据处理方法，考虑其它什么场合也能利用计算机数据采集技术。
2．数据采集系统的基本构成和数据采集的基本过程（1）什么是数据采集和数据采集系统“数据采集”是指将被测对象的各种模拟参量（如温度、压力、流量、位移等），通过一定的信号转换过程和数据处理方法转化成数字量后，再由控制器进行存储、处理、显示或打印等操作的过程。
相应的系统成为数据采集系统。
对数据采集的解释：被测对象可以是各种模拟量，如温度、压力、流量、位移等。
信号转换过程指的是通过各种传感元件将各种模拟参量转换成电信号（电流、电压）。
数据处理方法包括信号调理（放大、滤波等）、采样、量化、编码等。
控制器可以是PC，PLC，MCU等。
这些内容稍后将做详细介绍。
（2）数据采集系统的基本构成（结合构成示意图，在PowerPoint上）一般情况下，计算机数据采集系统由传感器，信号预处理电路（如流压转换，放大，滤波/消噪），采集卡或采集器（包括多路模拟开关，输入处理电路，A/D转换，MCU，定时逻辑控制等其它辅助控制电路），接口电路，控制器（计算机、PLC，MCU），输出设备（显示器，打印机，绘图机）（3）数据采集的基本过程（结合构成示意图，在PowerPoint上）●传感器的作用与信号预处理（流压变换，放大，滤波）●数据采集卡（器）的作用●多路模拟开关的作用，A/D转换作用（重点讲），MCU的作用●接口电路的作用，如USB，RS232●计算机的作用，是整个系统的核心控制，是通过编程实现的。
rc电路暂态过程实验报告
rc电路暂态过程实验报告RC电路暂态过程实验报告引言：实验目的是通过实验观察RC电路中电容充放电的暂态过程，并分析其特点及影响因素。
实验原理：RC电路是由电阻（R）和电容（C）组成的电路，当电路中存在电压源时，电容会在电路闭合后开始充电，当电容电压达到电源电压的63.2%时，电容充电过程结束。
当电路断开电源后，电容会开始放电，放电过程中电容电压会逐渐减小，直到接近于零。
实验装置及步骤：实验装置包括电源、电阻、电容和示波器。
首先，将电源的正极与电容的一端相连，将电源的负极与电阻的一端相连，然后将电阻的另一端与电容的另一端相连，形成一个串联的RC电路。
接下来，将示波器的探头分别连接到电容两端，设置示波器的时间基准和电压基准，然后打开电源，记录示波器上观察到的电压波形。
实验结果及分析：在实验中，我们通过示波器观察到了RC电路中电容的充放电过程。
当电路闭合时，电容开始充电，电压逐渐增加，形成一个指数增长的曲线。
根据RC电路的特性，电容电压会在充电过程中逐渐趋近于电源电压，当电容电压达到电源电压的63.2%时，充电过程结束。
在实验中，我们可以通过示波器上的波形观察到这一特点。
当电路断开电源时，电容开始放电，电压逐渐减小，形成一个指数衰减的曲线。
根据RC电路的特性，电容电压会在放电过程中逐渐趋近于零。
在实验中，我们也可以通过示波器上的波形观察到这一特点。
在实验过程中，我们还发现了一些影响RC电路暂态过程的因素。
首先是电阻的大小，电阻越大，电容充电和放电的速度越慢；电阻越小，电容充电和放电的速度越快。
其次是电容的大小，电容越大，充电和放电的时间常数越大，充电和放电的速度越慢；电容越小，充电和放电的时间常数越小，充电和放电的速度越快。
这些因素都会对RC电路暂态过程的时间特性产生影响。
结论：通过本次实验，我们观察到了RC电路中电容充放电的暂态过程，并分析了其特点及影响因素。
我们发现，RC电路中的电容充放电过程呈现指数增长和指数衰减的特点，电容的大小和电阻的大小都会对充放电过程的时间特性产生影响。
rc暂态电路的研究实验报告
实验报告：暂态电路的研究一、实验目的1. 学习和掌握暂态电路的基本原理和特性。
2. 通过实验观察暂态电路的响应特性和时间演化过程。
3. 分析不同参数对暂态电路的影响，加深对控制参数优化方法的理解。
二、实验原理暂态电路是指电路在某些特定条件下，呈现出非线性的动态特性。
这种特性使得电路在输入信号改变时，会产生一种瞬态的响应，即电路状态在一段时间内发生变化。
常见的暂态电路有RC暂态电路、RL 暂态电路等。
本实验主要研究RC暂态电路。
三、实验步骤1. 准备实验器材：电源、电阻、电容、电感、开关、导线等。
2. 搭建RC暂态电路：将电阻与电容串联，接入电源，通过开关控制电路的通断。
3. 记录实验数据：在电路的不同时间点记录电流、电压等数据。
4. 分析实验数据：根据记录的数据，分析RC暂态电路的响应特性和时间演化过程。
5. 优化控制参数：根据实验结果，调整电阻和电容的值，观察对暂态电路的影响，并优化控制参数。
四、实验结果与数据分析1. 数据记录：在实验过程中，记录了不同时间点的电流和电压数据。
这些数据反映了RC暂态电路在不同时刻的状态。
2. 数据处理：通过对数据的整理和分析，可以画出电流和电压随时间变化的曲线图。
这些曲线图反映了RC暂态电路的响应特性和时间演化过程。
3. 数据解释：通过对比不同电阻和电容下的数据，可以发现控制参数对RC暂态电路的影响。
例如，电阻越大，电流变化越缓慢；电容越大，电压变化越缓慢。
这为优化控制参数提供了理论依据。
五、结论与展望通过本次实验，我们深入了解了RC暂态电路的基本原理和特性，观察了其响应特性和时间演化过程。
同时，实验结果也表明控制参数对RC暂态电路的影响非常重要。
为了更好地应用RC暂态电路，未来我们可以进一步研究不同类型和结构的暂态电路，探索更优的控制参数选择方法。
此外，还可以将暂态电路理论应用于实际工程领域，如电力系统的稳定性分析和控制等。
RLC串联电路的暂态过程研究
实验六RLC串联电路的暂态过程研究（综合性）
（参阅课本P288-301及自编讲义）
实验目的
1.通过RLC串联电路暂态过程的研究, 加深对电容、电感特性的认识；
2.认识RLC串联电路的阻尼振荡现象。
3.进一步熟悉示波器的使用
仪器和用具
示波器、方波源、无感电阻箱、电容箱、标准电感等
实验内容及要求
１、RC电路暂态过程的观察图6-1
电路如图6-1所示, 选择正弦波信号的频率为500HZ, 取不同的时间常数τ（RC）在示波器上观察三种UC和UR（i）的波形, 用坐标纸画下三种时间常数下的波形, 并分析波形变化规律。
从上述观测中选一种波形, 从荧光屏上查出其半衰期t, 求出时间常量再和RC(τ)值相比较。
2.RL电路暂态过程的观测
参照RC电路暂态过程的观测方法, 观察不同RL的电流i波形并描绘。
3.RLC电路暂态过程的观察
电路如图6-2所示, 电阻R从0开始逐渐增加时, 观察波形出现的几种情况, 要求:
ａ、在坐标纸上描出三种状态Uc —t的曲线, 找出R值大小与曲线的关系。
图6-2
ｂ、测出临界电阻, 并与理论值进行比较, 说明两者产生差异的原因。
c、测量欠阻尼振荡周期T
d、测量欠阻尼振荡的时间常量
思考题
1.τ值的物理意义是什么, 如何测量RC串联电路的τ值？
2、如果要测量RLC串联电路中的UL和UR, 电路该怎样连接？。
rc串联电路暂态过程研究操作要点注意事项
rc串联电路暂态过程研究操作要点注意事项
x
一、研究要点：
1. 研究RC串联电路的暂态过程，包括其电压和电流的变化规律；
2. 识别RC串联电路中的时间常数，在实验中测量时间常数的变化；
3. 按照实际电路的结构绘制对应的时域分析图，观察电压、电
流及时间常数的变化规律；
二、操作要点：
1. 针对RC串联电路的分析，必须准备好相应的电路元件，如电容、电阻等；
2. 将电路元件按照串联电路的结构进行组装，采用正确的仪器
连接，并进行试验；
3. 实验电路中的元件不要更改，适当调整电路中电压源的电压
值和元件的阻值；
4. 通过实验测量电路中的电路参数，如电压、电流、时间常数，将实验数据有效的记录；
5. 将实验数据录入计算机程序，并进行时域分析，观察电路暂
态过程的变化规律；
三、注意事项：
1. 操作时一定要按照操作规程进行，以确保安全；
2. 操作时一定要留心细节，注意电压源与电路元件之间的连接；
3. 实验中需要注意功率计的接线，以免测量结果不准确；
4. 实验数据的测量精度应为0.1，实验结果应记录完整，以便统计分析；
5. 需要做好实验的记录，并将实验结果及时汇报给实验指导老师；。
《RC、RLC串联电路的暂态过程研究》实验指导(供上课用)
《RC.RLC 串联电路的暂态过程研究》实验指导暂态过程:RC.RL 、RLC 电路在接通或断开直流电源的短暂时间内,电路由一个稳定态转变到另一个稳定态的转变过程。
【实验目的】1.研究RC.RLC 串联电路的暂态特性；2.学习利用示波器观测图形；3.加深对R 、L 和C 各元件在电路中作用的认识 【实验仪器】双踪示波器 信号发生器 电容器 电感器 电阻箱 九孔板等 【实验原理】一、RC 串联电路暂态过程1.充电过程E iR U c =+ττEU dt dU c c C =+1 初始条件: t=0, Uc=0；由此解得充电过程 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=-τtc e E U 1 τt R Ee U -=2.放电过程0=+iR U c01=+c c C U dt dU τRC =τ 初始条件: t=0, Uc=E 。
由此解得放电过程τtc EeU -= τtR EeU --=不同τ值的RC 电路电容充放电示意图◆时间常数RC =τ,单位为秒。
它反映了电压按指数函数变化的快慢, 即电路中暂态过程的快慢。
半衰期 当放电时UC 从E 减少到 相应的时间.2ln 21T =∴τ二、RLC 串联电路的暂态过程只讨论放电过程, 电容两端电压00022=++⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===++=++C C C C C R L C U dt dU RC dt U d LC dt dU C dt dqi iR dt di L U U U U 此方程的解可分为以下三种情况: (1)欠阻尼状态CLR 42< )cos(44/2ϕωτ--=-t Ee CR L CV t C 此电路的各物理量均呈现振荡特性. 的振幅按指数衰减, 它随时间的变化如图所示, 欠阻尼振荡状态。
(为振荡角频率,时间常数 , 实际上不但电容和电感本身都有电阻, 而且回路中也存在回路电阻, 这些电阻是会对电路产生影响的. 电阻R 的作用是加上阻尼项, 使振荡幅度呈指数衰减, 衰减的快慢由时间常数决定. ◆欠阻尼时间常数 ：从示波器上测量阻尼振荡时任意两个同一侧的振幅值 、 及其对应的时间 、 , 计算时间常数并与理论值比较．⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=--ττ/22/21214444t C t C Ee C R L C V Ee C R L C V 2112ln C C V V t t -=∴实验τ 总理论R L 2=τ 内总＝R R R R L ++ Ω=+60内R R L(2)临界阻尼状态,ττ/)1(t C e tE V -+=(3)过阻尼状态,)(44/2ϕβτ+-=-t sh Ee LC R CV t C 是欠阻尼振荡刚刚不出现振荡的过渡状态, 电路中各物理量的变化过程不再具有周期性。
《RC串联电路的暂态过程研究》实验指导(最新版)
《RC串联电路的暂态过程研究》实验指导(最新版)实验目的：1.了解RC串联电路的基本原理和暂态分析方法；2.学习使用示波器观测电路中的电压和电流变化；3.通过实验验证理论分析的正确性。
实验原理：RC串联电路是由电阻R和电容C串联而成的电路，图1为其电路图模型。
图1 RC串联电路图模型当RC串联电路接入电源时，电容器开始充电，充电的过程中电容器的电压与电阻器上的电压都会发生变化。
若给电路施加一个矩形脉冲电压信号，则串联电路中电容C在充电、放电时都会发生电压的变化，从而产生暂态响应。
由于RC串联电路的时间常数τ=RC很小，所以在电容充电、放电过程中，电容器所能存储的电量较少，而电容器的功率较小，同时电容器的电压与电阻器上的电压均会发生变化，因此电路中电压与电流的变化情况比较复杂。
本实验的主要目的是研究RC串联电路接受不同输入信号时的暂态过程，实验中通过设置不同电阻和电容值的组合，测量分析电路中电压和电流的变化情况。
实验设备：1.示波器一台；2.RC箱一个；3.信号发生器一个。
实验步骤：1.连接电路：（1）将RC箱的电阻值设为10000Ω，电容值设为0.01μF，接好电路。
（2）将信号发生器接入示波器台面的通道1，将RC串联电路的电阻与信号发生器相连。
（3）将示波器连接至RC串联电路的电容与电阻之间。
2.设置测量参数：（1）设置信号发生器的电压幅值为10V，频率为1kHz。
（2）将示波器水平扫描速度调至2ms/div，竖直灵敏度调至1V/div。
3.记录数据：（1）将数据测量到达稳态后的电压值和电流值，记录下来。
（2）记录电容器充电时的电压变化，并记录充电时间。
（4）记录电容器充放电时电流的变化情况，并比较两个过程中电流的变化情况。
（5）将不同电容与电阻值组合的测量结果分别记录下来，并分析不同组合间的差异。
4.分析结果：（1）通过分析实验数据，得到RC串联电路的暂态响应过程。
（2）通过分析不同组合的电容和电阻值，得出电容和电阻值与RC串联电路暂态响应的关系。
实验13RLC串联电路的暂态过程研究
实验13 RLC 串联电路的暂态过程研究一、实验目的1、研究RC 和RL 电路暂态过程加深对电容、电感特性的认识。
2、观察RLC 串联暂态过程加深对阻尼运动规律的理解。
3、进一步熟悉使用示波器。
二、实验原理1、信号源用直流电源时的暂态过程。
在阶跃电压作用下，RLC 串联电路由一个平衡跳变到另一个平衡态，这一转变过程称为暂态过程。
在此期间电路中的电流及电容、电感上的电压呈现出规律性的变化，称为暂态特性。
1）RC 电路的暂态过程。
图13一1 RC 电路电路如图13一1，当开关K 合向“1”时，直流电源E 通过R 对电容C 充电；在电容C 充电后，把开关K 从“1”合向“2”，电容C 将通过R 放电，电路方程为： E iR u c =+ 将dt du c i c=代入上式，方程可写为 充电过程：00,1===+c c c u t RC E u RC dt du 时，（13一1）放电过程：E u t u RC dt du c c c ===+,0,01时（13一2）方程的解分别为充电过程：⎩⎨⎧RCt R RC t RC t c Ee u e R E i e E u ///)1(---==-=或（13一3）放电过程：⎪⎩⎪⎨⎧-=-==---RC t R RC t RCt c Ee u e R E i Ee u ///或（13一4）实验中，可通过u R 来观察i 的变化，u C 和随时间变化的曲线如图213-所示，在阶跃电压作用下，u C 不是跃变，而是渐变接近新的平衡数值，其原因在于电容C 是储能元件，在暂态过程中能量不能改变。
（a ） (b)图13一2 RC 电路特性曲线令RC =τ，τ称为RC 电路的时间常数，在（13一4）式中当RC t =τ=时：E Ee u c 368.01==-（13一5）可见τ表示放电过程中u C 由E 衰减到E 的36.8%所需的时间，τ值越大，u C 变化越慢，即电容（充）放电进行得越慢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验十七 RC 串联电路暂态过程的研究
RC 串联电路在接通或断开直流电源的瞬间，相当于受到阶跃电压的影响，电路对此要作出响应，会从一个稳定态转变到另一个稳定态，这个转变过程称为暂态过程。
此过程变化快慢是由电路中各元件的量值和特性决定的，描述暂态变化快慢的特性参数是放电电路的时间常数或半衰期。
一个实际电路总可简化成某种等效电路，常见的等效电路有RC 或RLC 电路。
本实验研究RC 串联电路在暂态过程中，不同参数对电流、电压的影响。
通过对暂态过程的研究，可以积极控制和利用暂态现象。
研究RC 串联电路暂态过程通常用直流法或交流法，直流法包括冲击法和电压法，交流法中有示波器观测法。
RC 串联电路的暂态特性在电子电路中有许多用途，例如：可起延迟作用、积分作用、耦合作用、隔直作用等等。
【实验目的】
1.学习如何通过实验方法研究有关RC 串联电路的暂态过程。
2.通过研究RC 串联电路暂态过程，加深对电容特性的认识和对RC 串联电路特性的理解。
3.提高对RC 串联电路暂态过程的分析技能。
4.根据对实验现象的分析，学习和了解进行科学实验的一般程序和方法。
【实验原理】
1． RC 串联电路的充放电过程
在由电阻R 及电容C 组成的直流串联电路中，暂态过程即是电容器的充放电过程（图17-1），当开关K 打向位置1时，电源对电容器C 充电，直到其两端电压等于电源E 。
这个暂态变化的具体数学描述为q ＝CUc ，而I = dq / dt ，故
dt
dUc C dt dq i == （1） E iR Uc =+ （2）
将式(1)代人式(2)，得 E RC Uc RC dt dUc 11=+ 考虑到初始条件t=0时，u C =0，得到方程的解：
上式表示电容器两端的充电电压是按指数增长的一条曲线，稳态时电容两端的电压等于电
源电压E ，如图17-2(a) 所示。
式中RC=τ具有
时间量纲，称为电路的时间常数，是表征暂态过
程进行得快慢的一个重要的物理量，由电压u c 上升到0.63E ，所对应的时间即为τ。
当把开关k 1打向位置2时，电容C 通过电阻R 放电，放电过程的数学描述为
图17-2 RC 电路的充放电曲线 （a ）电容器充电过程 （b ）电容器放电过程 U R Uc K 1 2 V E R C 图17-1 RC 串联电路
将dt dUc C i =，代人上式得01=+Uc RC
dt dUc 由初始条件t ＝0时，Uc ＝E ，解方程得
⎪⎩⎪⎨⎧--=--=-=)
/exp()/exp()/exp(RC t E U RC t R E i RC t E Uc R 表示电容器两端的放电电压按指数律衰减到零，τ也可由此曲线衰减到0.37E 所对应的时间来确定。
充放电曲线如图17-2所示。
2. 半衰期T 1/2
与时间常数τ有关的另一个在实验中较容易测定的特征值，称为半衰期T 1/2，即当U C （t ）下降到初值（或上升至终值）一半时所需要的时间，它同样反映了暂态过程的快慢程度，与t 的关系为：T 1/2 =τln2 = 0.693τ（或τ= 1.443T 1/2）
【实验要求】
1.用计算机进行辅助设计，选择最佳的实验方案，最终由实验验证设计的合理性、正确性。
2.用电压表测Uc(t)(或U R(t))来研究RC 串联电路充放电电压（或电流）曲线。
3.研究不同R （或C ）的RC 串联电路的各种特性。
4.由实验测量T 1/2，并计算时间常数τ，将此值与由理论公式求得的τ值进行比较。
5.用示波器观察RC 串联电路的充放电电压曲线和时间常数。
6.用示波器观察方波作用下的RC 串联电路波形，进一步研究电容的充放电特性。
【实验仪器】
各种不同量值的电阻和电容 、数字电压表、稳压电源、示波器、开关、秒表等。
【设计要求】
1.用电压法测量充放电曲线
（1）电路参数的选择：根据实验室提供的仪器（秒表、电压表、电容），选择几组不同的R ，C 值输入计算机，测试并描绘出一条充放电曲线，经过多次反复，得到一组符合实验要求的电路参数R 与C.
（2）合理选择测量点的时间间隔：由于充放电过程中Uc(t)和I(t)随时间按指数规律变化，它是一条非线性曲线。
通过计算机模拟的曲线，合理设计时间间隔。
2.用示波器观察输入方波时的暂态过程：在计算机上模拟不同的方波频率作用下，不同电路参数时的充放电曲线。
根据输出信号的要求，选择适当的参数输入计算机进行模拟，直至选出最佳的参数。