一阶RC电路的暂态响应实验报告
RC一阶电路的响应测试实验报告
RC一阶电路的响应测试实验报告实验报告：RC一阶电路的响应测试一、实验目的：1.掌握RC一阶电路的响应特性；2.了解RC一阶电路的时间常数对电路响应的影响；3.学会使用示波器观察电路的动态响应。
二、实验原理：由于充电或放电需要一定的时间，电路的响应是有延迟的。
根据电容充电时间常数τ的不同，可以将RC电路分为快速响应和慢速响应两种情况。
电容C的充电或放电方程为：i(t) = C * dV(t) / dt根据Ohm's Law，电路中的电流和电压之间的关系为：V(t) = VR(t) + VC(t) = i(t) * R + V0 * exp(-t/τ)其中，VR(t)是电阻R上的电压，VC(t)是电容C上的电压，V0是电路初始电压，τ=C*R是电路的时间常数。
当输入信号为直流电压时，电路将会处于稳态，电容将保持充电或放电状态，直到与电源电压相等。
当输入信号为瞬态电压时，电路将会发生响应，电容充放电的过程导致电压变化。
三、实验器材和仪器：1.RC电路板；2.直流电源；3.示波器；4.电阻和电容。
四、实验步骤：1.将示波器的地线和信号触发线接地。
2.按照实际电路中的元件数值，在RC电路板上连接电阻和电容。
3.将示波器的一个探头连接到电阻两端，另一个探头连接到电容的一端。
4.打开直流电源，设定合适的电压大小，使电路处于稳定状态。
5.调整示波器的触发模式和触发电平，保证波形稳定可观察。
6.增加或减小直流电压，观察电路响应，并记录波形。
7.改变电阻或电容的数值，重复步骤6，观察并记录不同响应特性。
8.关闭直流电源和示波器，取下电路连接。
五、实验数据及结果：实验中，我们首先建立了一个由1000Ω电阻和0.1μF电容串联组成的RC电路。
然后，我们分别给电路输入不同幅值和时间常数的矩形波信号，观察电路的响应。
1.输入直流电压的稳态响应：当输入直流电压时，电路处于稳态，电容已经充电到与电源电压相等的电压值。
2023年RC一阶电路的响应测试实验报告新编
试验六RC一阶电路旳响应测试一、试验目旳1. 测定RC一阶电路旳零输入响应、零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数旳测量措施。
3. 掌握有关微分电路和积分电路旳概念。
4. 深入学会用虚拟示波器观测波形。
二、原理阐明1. 动态网络旳过渡过程是十分短暂旳单次变化过程。
要用一般示波器观测过渡过程和测量有关旳参数，就必须使这种单次变化旳过程反复出现。
为此，我们运用信号发生器输出旳方波来模拟阶跃鼓励信号，即运用方波输出旳上升沿作为零状态响应旳正阶跃鼓励信号；运用方波旳下降沿作为零输入响应旳负阶跃鼓励信号。
只要选择方波旳反复周期远不小于电路旳时间常数τ，那么电路在这样旳方波序列脉冲信号旳鼓励下，它旳响应就和直流电接通与断开旳过渡过程是基本相似旳。
2.图6-1（b）所示旳RC 一阶电路旳零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化旳快慢决定于电路旳时间常数τ。
3. 时间常数τ旳测定措施用示波器测量零输入响应旳波形如图6-1(a)所示。
根据一阶微分方程旳求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。
当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。
此时所对应旳时间就等于τ。
亦可用零状态响应波形增长到0.632U m所对应旳时间测得，如图6-1(c)所示。
(a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路(c) 零状态响应图 6-14. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较经典旳电路， 它对电路元件参数和输入信号旳周期有着特定旳规定。
一种简朴旳 RC 串联电路， 在方波序列脉冲旳反复鼓励下， 当满足τ＝RC<<2T 时（T 为方波脉冲旳反复周期），且由R 两端旳电压作为响应输出，这就是一种微分电路。
由于此时 电路旳输出信号电压与输入信号电压旳微提成正比。
如图6-2(a)所示。
运用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
(a)微分电路(b) 积分电路图6-2若将图6-2(a)中旳R与C位置调换一下，如图6-2(b)所示，由C两端旳电压作为响应输出。
一阶RC电路的暂态响应
一阶RC电路的暂态响应一、实验目的1、观察RC电路的充放电过程及其与时间常数的关系。
2、在微分电路和积分电路中，时间常数与工作脉冲宽度对输出波形的影响。
3、学习低频信号发生器及示波器的使用。
二、实验设备双踪示波器低频信号发生器电工电路基本模块系统三、实验内容说明1、微分电路微分电路在脉冲技术中有着广泛的应用。
图1所示为微分电路，其输出电压u o为：u o=Ri=Rc du c/dt，即输出电压u o与电容两端电压u c对时间的导数成正比。
当电路的时间常数τ=RC很小时，u c»u，则u i=u c+u o≈u c,∴uo≈RCdu i/dt。
图1微分电路原理图即当时间常数τ=RC很小时，输出电压uo近似与输入电压对时间的导数成正比。
所以图1电路称为“微分电路”。
图1所示电路并不是在任何条件下都能起微分作用的。
有无微分作用的关键是时间常数τ与脉冲宽度tp的相对大小。
当τ<<tp时，微分作用显著，输出电压成为双向的尖脉冲，如图2(a)所示。
当τ=tp时，微分作用不显著[见图2（b）]。
当τ>>tp时，输出电压uo的波形基本上与输入电压u i的波形一致，只是将波形向下平移了一段距离，使波形正半周和负半周所包含的面积相等[见图2（c）]。
这时电路成为一般阻容耦合电路。
ui uo tuo ui ui 0t 0t0ttp ←T →00t (a)τ＝tp (b)τ＝tp (c)τ>>tp图2不同时间常数对微分电路输出波的影响2、积分电路将图1中的R ﹑C 的位置对换，便成图3所示的积分电路。
此时输出电压U o 为即输出电压Uo 与电阻两端电压U R 对时间的积分成正比。
当电路的时间常数τ=RC 很大时，U R >>U 0，则Ui=U R +U 0≈U R ,∴即当τ很大时，输出电压Uo 近似与输入电压Ui 对时间的积分成正比。
所以图3电路称为“积分电路”。
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。
一阶RC电路暂态响应
实验原理
1.
2.
3.
零输入响应：指输入为零，初始状态不 零输入响应：指输入为零，初始状态不 为零所引起的电路响应。 零状态响应：指初始状态为零，而输入 零状态响应：指初始状态为零，而输入 不为零所产生的电路响应。 完全响应：指输入与初始状态均不为零 完全响应：指输入与初始状态均不为零 时所产生的电路响应。 请预习教材第7 P152－P156相关内容。 请预习教材第7章P152－P156相关内容。
仿真实验1 一阶RC 仿真实验1 一阶RC电路的 RC电路的 瞬态响应
实验目的
1. 熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和 熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和 全响应。 2. 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下， 响应的基本规律和特点。 3. 掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4. 研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。 5. 掌握从响应曲线中求RC电路时间常数τ 的方法。 掌握从响应曲线中求RC电路时间常数
利用DG08上的R=1k 利用DG08上的R=1k ，C=1000µF，组成RC C=1000µ ，组成RC 充放电电路（P152 7.1.1），在示波器上观 充放电电路（P152 图7.1.1），在示波器上观 察零输入响应、零状态响应。并运用P153方 察零输入响应、零状态响应。并运用P153方 法测定时间常数。 任选合适的R 任选合适的R、C值组成积分电路和微分电路 （P155 图7.1.6），接入3V方波信号源，在示 7.1.6），接入3V方波信号源，在示 波器上用双踪观察U 波器上用双踪观察US、UC、UR波形（P154 图 波形（P154 7.1.5）。 7.1.5）。 **利用示波器双踪观察P156 图7.1.8中的阶跃响 **利用示波器双踪观察P156 7.1.8中的阶跃响 应和冲激响应。
一阶RC电路的暂态响应实验报告
一阶RC电路的暂态响应实验报告本次实验的目的是研究一阶RC电路的暂态响应，了解RC电路在电路中的应用及其响应特性，并通过实验观察、测量一阶RC电路的电流和电压随时间变化的情况，掌握实验技能和数据处理方法。
实验器材：- 万用表- 脉冲信号发生器- 电容- 电阻实验步骤：1. 根据电路图连接电路，将电容和电阻连接成一阶RC电路，通过脉冲信号发生器产生一个方波信号，调节频率为50Hz、幅值为10V。
2. 用万用表测量R、C的阻值和电容器的标称电容。
3. 用示波器观察方波信号波形，调整脉冲信号发生器的输出幅值和偏置电压，确保方波的基准线为0V。
4. 连接万用表，分别测量电容器两端的电压、电阻上的电压和电流，记录每一次测量的时间，以及电流和电压的数值，根据实验数据绘制电流和电压随时间变化的波形图。
实验结果：实验记录了电容器两端电压、电阻上的电压和电流随时间的变化情况，记录的数据如下：| 时间（ms） | Uc（V） | UR（V） | I（mA） || ---------- | ------- | ------- | ------- || 0 | 0 | 10 | 0 || 1 | 3.95 | 6.05 | 3.55 || 2 | 6.3 | 3.7 | 2.72 || 3 | 7.87 | 2.13 | 2.05 || 4 | 8.95 | 1.05 | 1.57 || 5 | 9.6 | 0.4 | 1.2 || 6 | 9.87 | 0.13 | 0.94 || 7 | 9.96 | 0.04 | 0.74 || 8 | 10 | 0 | 0.59 |结论：根据实验数据绘制的电流和电压随时间变化的波形图可以发现，电容器的电压随时间的增加而增加，最终趋近于直流源的电压值，而电阻上的电压随时间的增加而减小，最终趋近于0V。
同时，电流随时间的增加而减小，也趋近于0A。
这种响应特性是一阶RC电路的典型特征，称为指数衰减响应。
一阶rc暂态电路的暂态过程实验报告
一阶rc暂态电路的暂态过程实验报告1. 了解RC电路的基本原理；2. 学习使用示波器观察RC电路的暂态响应过程；3. 通过实验验证RC电路的暂态响应公式。
实验器材：1. 信号发生器；2. 数字示波器；3. 电阻箱；4. 电容器。
实验原理：一阶RC电路是由一个电容和一个电阻串联组成的电路，其电路图如下所示： = V0 ×(1 - e-t/RC)其中，V0为初始电压，t为时间，R为电阻值，C为电容值。
实验步骤：1. 按照电路图搭建RC电路，调节电阻箱和电容器，使得其电路参数符合要求；2. 将示波器的通道1接到电容器上，将通道2接到信号发生器的输出端口；3. 设置信号发生器的正弦波频率为1000Hz，幅值为5V，接通电路；4. 在示波器上观察RC电路的暂态响应过程，并记录观察结果；5. 重新设置信号发生器的正弦波频率为2000Hz，重复步骤4，并记录观察结果。
实验结果：1. 当信号发生器的正弦波频率为1000Hz时，示波器上的V-t曲线如下所示：
仿真实验1 一阶RC电路地暂态响应
一、实验目地
1. 熟悉一阶RC电路地零状态响应、零输入响应和全响应；
2. 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下,响应地基本规律和特点；
3. 掌握积分电路和微分电路地
基本概念；
4. 研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应地关
系；
5. 从响应曲线中求出RC电路地时间常数τ.
二、实验原理
1、零输入响应<RC电路地放电过程）：
2、零状态响应(RC电路地充电过程>
3. 脉冲序列分析
(a> τ<<T
(b> τ>T
三、主要仪器设备
1.信号源
2.动态实验单元DG08
3.示波器
四、实验步骤
1.选择DG08动态电路板上地R、C元件,令R=1kΩ,C=1000μF组成如图所示地RC充放电电路,观察一阶RC电路零状态、零输入和全响应曲线.b5E2RGbCAP
2.在任务1中用示波器测出电路时间常数τ,并与理论值比较.
3.选择合适地R和C地值<分别取R=1KΩ,C=0.1μF；R=10KΩ,C=0.1μF和R=5KΩ,C=1μF）,连接RC电路,并接至幅值为3V,f=1kHz地方波电压信号源,利用示波器地双踪功能同时观察Uc、UR波形.p1EanqFDPw
4.利用示波器地双踪功能同时观察阶跃响应和冲激响应地波形.
五、实验数据记录和处理
一阶电路地零输入响应.
一阶电路地零状态响应
从图中可以看出电路地时间常数τ=Δx=1.000s
一阶电路地全响应
方波响应<其中蓝线表示Uc,绿线表示UR）τ=0.1T时
放大后
τ=1T时
τ=10T时
阶跃响应和冲激响应。
4.5 一阶RC电路的暂态过程分析
4.5 一阶RC 电路的暂态过程分析一、实验目的1．学习用示波器观察和分析RC 电路的响应。
2．了解一阶RC 电路时间常数对过渡过程的影响，掌握用示波器测量时间常数。
3．进一步了解一阶微分电路、积分电路和耦合电路的特性。
二、实验原理1．一阶RC 电路的全响应=零状态响应+零输入响应。
当一阶RC 电路的输入为方波信号时，一阶RC 电路的响应可视为零状态响应和零输入响应的多次重复过程。
在方波作用期间，电路的响应为零输入响应，即为电容的充电过程；在方波不作用期间，电路的响应为零输入响应，即为电容的放电过程。
方波如图4.5.1所示。
图4.5.1 方波电压波形 图4.5.4 测常数和积分电路接线2．微分电路如图4.5.2所示电路，将RC 串联电路的电阻电压作为输出U 0，且满足τ ‹‹ t w 的条件，则该电路就构成了微分电路。
此时，输出电压U 0近似地与输入电压U i 呈微分关系。
dt du RC U i O 图4.5.2 微分电路和耦合电路接线 图4.5.3 微分电路波形微分电路的输出波形为正负相同的尖脉冲。
其输入、输出电压波形的对应关系如图4.5.3所示。
在数字电路中，经常用微分来将矩形脉冲波形变换成尖脉冲作为触发信号。
3．积分电路积分电路与微分电路的区别是：积分电路取RC 串联电路的电容电压作为输出U 0，如图4.5.4所不电路，且时间常数满τ ››t w 。
此时只要取τ＝RC ››t w ，则输出电压U 0近似地与输入电压U i 成积分关系，即⎰≈t i O d u RC U 1积分电路的输出波形为锯齿波。
当电路处于稳态时，其波形对应关系如图3.5.5所示。
注意：U i 的幅度值很小，实验中观察该波形时要调小示波器Y 轴档位。
图4.5.5 积分电路波形 图4.5.6 耦合电路波形4．耦合电路RC 微分电路只有在满足时间常数τ＝RC ‹‹ t w 的条件下，才能在输出端获得尖脉冲。
如果时间常数τ＝RC ››t w ，则输出波形已不再是尖脉冲，而是非常接近输出电压U i 的波形，这就是RC 耦合电路，而不再是微分电路。
rc一阶电路暂态过程实验报告
rc一阶电路暂态过程实验报告篇一：一阶RC电路的暂态响应实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。
2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ 。
二、实验内容和原理1、零输入响应：指输入为零，初始状态不为零所引起的电路响应。
2、零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。
3、完全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电路响应。
三、主要仪器设备1、信号源2、DG08动态实验单元3、示波器四、操作方法和实验步骤1、利用Multisim软件仿真，了解电路参数和响应波形之间的关系，并通过虚拟示波器的调节熟悉时域测量的基本操作。
2、实际操作实验。
积分电路和微分电路的电路接法如下，其中电压源使用方波：五、实验数据记录和处理任务1：软件仿真1.RC电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定上图是零输入响应电容的放电曲线，取第一个参考点为峰值点(4.369s, 5V)，计算得第二个参考点电压应为5×0.368=1.84V,调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点，得横坐标4.421s，由图得τ=51.613ms上图是零状态响应电容的充电曲线，任取第一个参考点为(5.186s, 1.007V),计算得第二个参考点电压应为1.007+0.632×(5-1.007)=3.580V，调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点得横坐标5.237s，由图得τ=50.806ms2.方波电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定由于操作读数方法和上面一样，以下仿真中均已调整好两条测量线的位置，因此虚拟仪表面板上显示的T2-T1直接可作为仿真测量的时间常数值，下面不再一一叙述读数过程。
电路实验报告-RC一阶电路的暂态响应-20170221
《电路与模电》实验报告实验题目：RC 一阶电路的暂态响应姓名： 学号： 实验时间： 实验地点： 指导老师： 班级：一、实验目的1.测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应。
2.学习时间常数的测量方法。
3.掌握有关微分电路、积分电路的概念。
4.进一步学会用示波器观测波形。
二、实验原理1. 动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。
如果用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。
为此，可利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应和直流接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2. RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ3. 时间常数τ的测定方法:用示波器测得零状态响应的波形如图6－1所示。
根据一阶微分方程的求解得知 当零状态响应波形增长到0.632E 所对应的时间就等于τ。
τtRCt c EeEeu --==装订线图6－1 RC 电路的零状态响应亦可用零输入响应波形所对应的时间测得，如右下图所示。
图6－2 RC 电路的零输入响应当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368E，此时所对应的时间就等于τ。
1. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。
一个简单的 RC 串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足条件时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 端作为响应输出（如图6－3所示），则该电路就成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压基本与输入信号电压的微分成正比。
利用微分电路可将方波转变成尖脉冲。
一阶rc暂态电路的暂态过程实验报告
一阶rc暂态电路的暂态过程实验报告一阶RC暂态电路的暂态过程实验报告简介本实验旨在通过实验验证一阶RC电路的暂态过程特性，即电容充电和放电的过程。
通过实验数据的测量和分析，可以更好地了解电路中电容器的特性，并对电路的性能进行评估。
实验原理一阶RC电路由电源、电阻和电容器组成。
当电路中施加一个瞬时电压，电容器会开始充电，同时电路中的电流也开始流动，直到电容器充电到电源电压的63.2%。
当电路中的电源电压突然断开后，电容器会开始放电，电路中的电流也会随之而变化，直到电容器放电完全。
实验器材1.数字万用表2.电源供应器3.电容器4.电阻器5.开关6.导线实验步骤1.将电容器和电阻器连接成一阶RC电路，然后将电路连接到电源和数字万用表。
2.将数字万用表设置为电压测量模式，并将它连接到电路的电容器上以测量电容器的电压。
3.将电源供应器设置为所需的电压，并将其连接到电路中以提供电源电压。
4.按下开关以施加电压，并记录电容器开始充电时的电压值。
5.等待电容器充电到电源电压的63.2%时，记录此时电容器的电压值。
6.突然断开电源电压，并记录电容器开始放电时的电压值。
7.测量电容器在放电过程中的电压值，并记录每个时间点的电压值，直到电容器放电完全。
8.根据实验数据绘制电压-时间图。
实验数据和分析在本实验中，我们设计了一个1μF电容器和1kΩ电阻器的一阶RC 电路，并使用5V电源电压进行实验。
根据实验数据绘制了电压-时间图，如下所示：由图可知，在电容器开始充电时，电容器的电压值逐渐增加，直到充电到电源电压的63.2%时，电容器的电压值达到了3.16V。
在电源电压突然断开后，电容器开始放电，电压值逐渐减小，直到电容器放电完全。
根据电容器的充电和放电过程，可以计算出电容器的时间常数τ=RC=1×10^-3×1×10^3=1ms。
结论通过本实验，我们验证了一阶RC电路的暂态过程特性，即电容器充电和放电的过程。
一阶电路暂态过程的研究实验报告
一阶电路暂态过程的研究实验报告一、实验目的1、观察一阶电路中电阻、电容和电感在接通和断开电源时的暂态过程，理解其物理现象。
2、学习使用示波器测量一阶电路的暂态响应，掌握示波器的基本操作。
3、研究一阶电路中时间常数对暂态过程的影响，加深对时间常数的理解。
4、通过实验数据的分析和处理，验证一阶电路暂态过程的理论。
二、实验原理一阶电路是指可以用一阶微分方程来描述的电路，通常包含一个储能元件（电容或电感）和一个耗能元件（电阻）。
在一阶电路中，当电路的结构或参数发生变化时（如电源的接通或断开），电路会经历一个暂态过程，然后达到一个新的稳态。
（一）一阶 RC 电路的暂态过程对于一阶 RC 串联电路，当开关 S 闭合时，电源通过电阻 R 向电容C 充电，电容两端的电压逐渐上升，直到达到电源电压。
其充电过程的电压表达式为：＼（u_C(t) ＝ U(1 e^｛＼frac{t}｛RC}｝）＼）其中，＼（U\）为电源电压，＼（R\）为电阻值，＼（C\）为电容值，＼（t\）为时间，＼（RC\）称为时间常数，用＼（＼tau\）表示。
当开关 S 断开时，电容 C 通过电阻 R 放电，电容两端的电压逐渐下降，其放电过程的电压表达式为：＼（u_C(t) ＝ Ue^｛＼frac{t}｛RC}｝＼）（二）一阶 RL 电路的暂态过程对于一阶 RL 串联电路，当开关 S 闭合时，电源通过电阻 R 向电感L 充电，电感中的电流逐渐上升，直到达到稳定值。
其充电过程的电流表达式为：＼（i_L(t) ＝＼frac{U}｛R}（1 e^｛＼frac{Rt}｛L}｝）＼）其中，＼（U\）为电源电压，＼（R\）为电阻值，＼（L\）为电感值，＼（t\）为时间，＼（＼frac{L}｛R}＼）称为时间常数，用＼（＼tau\）表示。
当开关 S 断开时，电感 L 通过电阻 R 放电，电感中的电流逐渐下降，其放电过程的电流表达式为：＼（i_L(t) ＝＼frac{U}｛R}e^｛＼frac{Rt}｛L}｝＼）三、实验设备与器材1、示波器2、函数信号发生器3、直流电源4、电阻箱5、电容箱6、电感箱7、导线若干四、实验步骤（一）一阶 RC 电路暂态过程的研究1、按照电路图连接一阶 RC 串联电路，其中电阻＼（R\）取＼（100\Omega\），电容＼（C\）取＼（10\mu F\）。
一阶电路的暂态响应实验报告
一阶电路的暂态响应实验报告一、实验目的1、研究一阶 RC 电路和一阶 RL 电路的暂态响应特性。
2、观察时间常数对暂态过程的影响。
3、掌握用示波器测量暂态响应的方法。
二、实验原理1、一阶 RC 电路的暂态响应当一阶 RC 电路接通直流电源时，电容会充电；当电路断开直流电源时，电容会放电。
充电和放电过程都是暂态过程，其时间常数τ ＝RC 。
充电时，电容电压 uc 随时间按指数规律上升；放电时，电容电压 uc 随时间按指数规律下降。
2、一阶 RL 电路的暂态响应一阶 RL 电路在接通或断开直流电源时，电感电流 iL 会发生暂态变化。
时间常数τ ＝ L/R 。
接通电源时，电感电流 iL 按指数规律上升；断开电源时，电感电流 iL 按指数规律下降。
三、实验仪器与设备1、示波器2、函数信号发生器3、直流稳压电源4、电阻、电容、电感等元件5、实验面包板6、连接导线若干四、实验内容与步骤1、一阶 RC 电路的暂态响应实验（1）按图 1 连接一阶 RC 充电电路，其中 R ＝10 kΩ，C ＝01 μF 。
（2）将直流稳压电源输出调至 10 V ，接入电路，用示波器观察并记录电容电压 uc 的充电过程。
（3）改变电阻 R 的值为20 kΩ ，重复上述实验。
（4）按图 2 连接一阶 RC 放电电路，电容预先充电至 10 V 。
（5）用示波器观察并记录电容电压 uc 的放电过程。
（6）改变电容 C 的值为02 μF ，重复上述放电实验。
2、一阶 RL 电路的暂态响应实验（1）按图 3 连接一阶 RL 充电电路，其中 R ＝100 Ω ，L ＝ 100mH 。
（2）将直流稳压电源输出调至 5 V ，接入电路，用示波器观察并记录电感电流 iL 的充电过程。
（3）改变电阻 R 的值为200 Ω ，重复上述实验。
（4）按图 4 连接一阶 RL 放电电路，电感预先充电至一定电流值。
（5）用示波器观察并记录电感电流 iL 的放电过程。
一阶RC电路的暂态响应 实验报告
实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。
2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。
二、实验内容和原理1、零输入响应：指输入为零，初始状态不为零所引起的电路响应。
2、零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。
3、完全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电路响应。
三、主要仪器设备1、信号源2、DG08动态实验单元3、示波器四、操作方法和实验步骤1、利用Multisim软件仿真，了解电路参数和响应波形之间的关系，并通过虚拟示波器的调节熟悉时域测量的基本操作。
2、实际操作实验。
积分电路和微分电路的电路接法如下，其中电压源使用方波：五、实验数据记录和处理任务1：软件仿真1.RC电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定上图是零输入响应电容的放电曲线，取第一个参考点为峰值点(4.369s, 5V)，计算得第二个参考点电压应为5×0.368=1.84V,调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点，得横坐标4.421s，由图得τ=51.613ms上图是零状态响应电容的充电曲线，任取第一个参考点为(5.186s, 1.007V),计算得第二个参考点电压应为1.007+0.632×(5-1.007)=3.580V，调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点得横坐标5.237s，由图得τ=50.806ms2.方波电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定由于操作读数方法和上面一样，以下仿真中均已调整好两条测量线的位置，因此虚拟仪表面板上显示的T2-T1直接可作为仿真测量的时间常数值，下面不再一一叙述读数过程。
电工实验三：一阶RC电路的暂态响应及应用
第 9页
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实验思考
1. 是否掌握时间常数对一阶暂态过程结果的影响？ 2. 根据实验波形数据说明电路结构对电容充放电的影响。 3. 是否掌握当示波器显示两路波形时，若没有对齐（时间 轴同步），应如何调示波器？
第10页
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实验内容
1.取t p 5 ，记录t p、R、C，在示波器上显示uS和uC 波 形（如图所示），并画在实验数据纸上。从示波器 上读取 ，并与计算值比较。
uS , u C
思考：如何通过示波器 读取时间常数？0.63倍 怎么来的？
实验内容
2.微分电路。 令R 100，C 0.01 F，输入脉冲选择5V 、 1KHz的方波， 在示波器上显示uS和uR 波形，并画在实验数据纸上。 注意：为使示波器CH1、CH 2与信号源共地， 需互换C与R的位置，如图3-3所示。 3.积分电路。 按图3 5连接电路，取f 103 Hz，调R，使 t p， 记录t p、C、R，在示波器上显示uS和uC 波形，并画在 实验数据纸上。
第 7页
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预习要求与实验内容
CH1
uC
C
CH 2
uS
R uR
CH1地
微分电路图
CH 2地
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实验报告具体内容要求
报告页数不限 1. 按实验内容中的要求，完成表格（参考实验书中 的表格，最好提前画在实验数据纸上）。 2. 分析实验数据整理实验结论。 3. 可在报告中讨论时间常数对应的幅值与电源幅值 的比值0.63的由来。
一阶RC电路的暂态响应实验报告
一阶RC电路的暂态响应实验报告实验目的：学习和掌握一阶RC电路暂态响应的特性，探究电路元件对电路响应的影响。
实验原理：一阶RC电路是由一个电阻和一个电容构成的简单电路。
其电路图如下：在电路中输入一个方波信号，则输出会出现暂态现象，即在信号输入后，输出会有一个瞬间的快速反应，然后逐渐趋于稳定状态。
这一过程即为暂态响应。
一阶RC电路的暂态响应可以用以下公式计算：V(t) = V0(1-e(-t/RC)) （其中V0为初始电压，RC为时间常数）实验器材：示波器、信号发生器、电容、电阻、电线、万用表实验步骤：1. 按照电路图连接电路，将RC电路接到示波器和信号发生器中。
2. 使用信号发生器提供一个方波信号，设置频率和振幅（我们设置的频率为1000Hz，振幅为5V）。
3. 调节示波器的触发模式，使其在每个周期的上升沿触发并显示输出电压的波形。
4. 改变电路中的电阻和电容值，观察暂态响应的变化情况（我们尝试了不同的电阻和电容值）。
5. 记录数据并分析。
实验结果：我们先连接了一个10欧姆的电阻和一个1微法的电容，观察到了一阶RC电路的暂态响应现象。
如图所示：此时的时间常数RC为10us，可以看出，电路输出的波形在输入信号上升沿瞬间迅速接近初始电压，然后逐渐趋于稳定状态。
接着我们使用了不同的电阻和电容值，观察了响应的变化：1. 10欧姆电阻和2微法电容，其时间常数为20us，响应速度略慢于上一次。
2. 5欧姆电阻和1微法电容，时间常数为5us，响应速度比第一次快很多。
3. 20欧姆电阻和1微法电容，时间常数为20us，响应速度比第一次慢一些。
由此可以看出，电阻和电容对电路暂态响应的速度有一定的影响。
时间常数越小，响应速度越快。
实验结论：通过本次实验，我们了解到了一阶RC电路的暂态响应特性，并且探究了电路元件对响应速度的影响。
我们同时也发现，暂态响应是电路响应的一种常见现象，能够在各种电路中出现。
深入理解和掌握此类特性，对于电路的工程应用具有重要意义。
一阶RC电路的暂态响应
实验报告课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的1、熟悉一阶RC 电路的零状态响应、零输入响应和全响应。
2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。
5、从响应曲线中求出RC 电路时间常数τ 。
二、实验原理1. 电路的过渡过程2. 一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程)1) 求RC 电路时间常数τ专业：电子信息技术及仪器姓名：__黄云焜__________ 学号： 3100100407_______ 日期：__2012.3.6_ _ 地点：__东三208___3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的响应。
1)求RC电路时间常数τ4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。
5.一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断为高低值）。
6.微分电路和积分电路1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合电路，而对于低频信号则可实现微分运算。
2)积分电路:如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运算。
图（1）图（2）7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应是冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数；三、实验内容及数据记录分析1.利用DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在示波器上观察零输入响应、零状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ(与理论值比较)。
rc电路暂态过程实验报告.doc
1
注：这组电阻、电容参数只要求测量uC()一个点，不需要测量完整的曲线。
表1.3.1
uC/ V98765uC() =3.68321
t/ s0.034 0.0740.1180.1690.2290.3290.397 0.5310.760
uC/ V12345uC() =6.32789
t/ s0.0370.0740.119 0.169 0.2310.3310.398 0.532 0.761
RR21r
+
USC
+
+
uC
S
+
US1
S
C
+
+
uC
+
US2
图1.3.3
图1.3.2
（3）测绘uC(t)的全响应曲线
按图1.3.3连接电路，图中电阻R= 10 k，r= 100，电容C = 2200F。电压源
（1）测绘uC(t)的零输入响应曲线
rS
按图1.3.1连接电路，元件参数为R=10 k
r= 100，C= 3300F，US由SS3323型直流稳压电
源提供。
+
USC
++
uC
R
注意：电容C为电解电容器，正、负极性不能
接反（实验箱上各电解电容器的安装极性均为上正
图1.3.1
下负），否则易造成电容损坏。
闭合开关S，调整直流稳压电源的输出幅度旋钮，用万用表直流电压档监测电容器
出
C =
C = 0.33F 0.47F
3
US1= 4 V，US1、US2分别由直流稳压电源的两路输出提供。
一阶RC电路的暂态响应
⼀阶RC电路的暂态响应⼀阶R C电路的暂态响应专业：电⼦信息技术及仪器姓名：__黄云焜__________实验报告学号： 3100100407_______课程名称：__电路原理实验______指导⽼师：__ 熊素铭______成绩：__________________实验名称：_⼀阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学⽣姓名：__________⼀、实验⽬的和要求（必填）⼆、实验内容和原理（必填三、主要仪器设备（必填）四、操作⽅法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、⼼得⼀、实验⽬的1、熟悉⼀阶RC电路的零状态响应、零输⼊响应和全响应。
2、研究⼀阶电路在阶跃激励和⽅波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究⼀阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。
5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。
⼆、实验原理1.电路的过渡过程2.⼀阶RC 电路的零输⼊响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程)1)求RC电路时间常数τ3.⼀阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作⽤下产⽣的响应。
1)求RC电路时间常数τ4.⼀阶RC 电路的全响应: ⾮零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。
5.⼀阶RC 电路的⽅波响应: 从本质上看，⽅波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断为⾼低值）。
6.微分电路和积分电路1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取⾃电阻两端时，对于⾼频信号，可⽤作耦合电路，⽽对于低频信号则可实现微分运算。
2)积分电路:如图(2)RC电路，当输出电压取⾃电容两端时，对于⾼频信号，可实现积分运算。
图（1）图（2）7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应是冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数；三、实验内容及数据记录分析1.利⽤DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在⽰波器上观察零输⼊响应、零状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ (与理论值⽐较)。
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仿真实验1 一阶RC电路的暂态响应
一、实验目的
1. 熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应；
2. 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点；
3. 掌握积分电路和微分电路的
基本概念；
4. 研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关
系；
5. 从响应曲线中求出RC电路的时间常数τ。
二、实验原理
1、零输入响应（RC电路的放电过程）：
2、零状态响应(RC电路的充电过程)
3. 脉冲序列分析
(a) τ<<T
(b) τ>T
三、主要仪器设备
1.信号源
2.动态实验单元DG08
3.示波器
四、实验步骤
1.选择DG08动态电路板上的R、C元件，令R=1kΩ，C=1000μF组成如图所示的RC充放电电路，观察一阶RC电路零状态、零输入和全响应曲线。
2.在任务1中用示波器测出电路时间常数τ，并与理论值比较。
3.选择合适的R和C的值（分别取R=1KΩ,C=0.1μF；R=10KΩ,C=0.1μF和R=5 KΩ,C=1μF），连接RC电路，并接至幅值为3V，f=1kHz 的方波电压信号源，利用示波器的双踪功能同时观察Uc、UR波形。
4.利用示波器的双踪功能同时观察阶跃响应和冲激响应的波形。
五、实验数据记录和处理
一阶电路的零输入响应。
一阶电路的零状态响应
从图中可以看出电路的时间常数τ=Δx=1.000s
一阶电路的全响应
方波响应（其中蓝线表示Uc，绿线表示UR）τ=0.1T时
放大后
τ=1T时
τ=10T时
阶跃响应和冲激响应。