实验2 一阶电路暂态过程的研究

合集下载

一阶电路暂态过程的研究

厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
一四、一过阶渡R过C程电路的零输入响应的分析
一阶RC电路的零输入响应的定性分析
的时间称为时间常数τ，τ=RC 。
图6-2-2 零状态响应波形厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
2、 RC一阶电路的零输入响应
在图6-2-1中，开关S在“2”的位置，电路电源通过R向
电容C充电稳定后，再合向“，－
t
uc USe
变化曲线如图6-2-3所示，当uC下降到0.368US所需要的时间称为时间常数τ，τ=RC 。
令 RC ，当R的单位为欧姆(Ω)、C的单位为法拉(F)时，的单位为秒，
可见具有时间量纲，故称它为RC电路的时间常数。越大，各变量的暂态分量衰减得越慢，电路进入新的稳态所需时间越
长，亦即过渡过程越长。
当t 时，电容的电压达到其稳态值的63.2%，而电路的电流也已衰减
到其初始值的36.8%。但在实际工程中，一般当电压或电流衰减到其初始值
一二、一过阶渡R过C程电路的零状态响应的分析
一阶RC电路的零状态响应的定量分析（4）
换路后uR 、i 和 uC 随时间变化的曲线如下：
一阶RC电路的零状态响应曲线
厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
一二、一过阶渡R过C程电路的零状态响应的分析
一阶RC电路的时间常数由以上分析可知，各电路变量的暂态分量衰减的快慢取决于R和C的乘积。
厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
一二、一过阶渡R过C程电路的零状态响应的分析
一阶RC电路的零状态响应的定量分析（1）
换路后根据图中所设各变量的参考方向，列电路的KVL方程：
uC uR US
由欧姆定律和电容上的电压电流关系iC

一阶rc电路暂态过程的研究

一阶rc电路暂态过程的研究一阶RC电路暂态过程的研究一阶RC电路是一种基本的电路模型，它由一个电阻R 和一个电容C组成。

在直流情况下，电容器会被充电或放电到最终电位差，等效于一条电阻。

而在交流情况下，电容器因其特殊的电学性质，能够起到滤波、耦合等作用，广泛应用于各种电子设备中。

在实际应用中，一阶RC电路的暂态过程十分重要，例如电源起动、电源故障、仿真分析等等。

本文将对一阶RC电路暂态过程进行研究，探讨其特点、计算方法以及实际应用。

一、一阶RC电路暂态过程的特点在一阶RC电路中，电容器内部储存着电荷，而电阻则控制了电荷的流动，二者互相影响而形成电压和电流的变化过程。

当电路初始状态为开路时，电容器内部不存在电荷，电阻两端的电压为零。

当电路闭合后，电源电压开始对电容器充电，此时电流为峰值，电阻两端的电压达到最大值。

随后，电容器内部储存的电荷越来越多，电容器的电压也越来越高，电流逐渐减小。

当电容器充电到与电源电压相等时，电流降至零，电容器的充电过程结束，形成恒定电流。

整个过程称为充电过程。

当电路初始状态为闭路，电容器内部有一定的储存电荷，使电容器的电压达到最大值。

当电路开路时，电容器内部的电荷通过电阻放电，电容器的电压随着电荷的减少而降低。

放电过程结束时，电容器内的电荷完全耗尽，电阻两端的电压降至零，形成恒定电流。

整个过程称为放电过程。

充电和放电过程的特点如下：（1）充电过程：电压从0开始，逐渐升高，最终趋近于电源电压，电流从最大值逐渐减小，最终变为零。

（2）放电过程：电压从最大值开始，逐渐降低，最终趋近于零，电流从零开始，逐渐增大，最终达到峰值。

（3）充电和放电过程的时间恒定，反应电路性质的物理量是RC时间常数τ，其定义为电容器充电或放电到63.2%电源电压或最大电压所需时间。

在等效电路模型中，τ=RC。

二、一阶RC电路暂态过程的计算方法根据充电和放电过程的特点以及RC电路的物理模型，可以得到计算一阶RC电路暂态过程的基本公式。

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实验目的，通过对一阶电路的暂态响应进行实验，加深对一阶电路暂态响应特性的理解，掌握一阶电路的暂态响应规律。

实验仪器与设备，示波器、电源、电阻、电容、开关、万用表等。

实验原理，一阶电路是指电路中只包含一个电感或一个电容的电路。

在直流电路中，一阶电路的暂态响应是指在电路中出现突然的变化时，电路中的电流、电压等参数随时间的变化规律。

对于充电过程，电压和电流随时间的变化规律为指数衰减；对于放电过程，电压和电流随时间的变化规律为指数增长。

实验步骤：1. 搭建一阶电路，连接电源、电阻、电容和开关，通过示波器观察电路的暂态响应。

2. 打开电源，关闭开关，记录电容电压随时间的变化曲线。

3. 打开开关，记录电容电压随时间的变化曲线。

4. 根据实验数据，分析一阶电路的暂态响应特性。

实验数据与分析：1. 充电过程中，电容电压随时间的变化曲线呈指数衰减，符合一阶电路暂态响应的特性。

2. 放电过程中，电容电压随时间的变化曲线呈指数增长，也符合一阶电路暂态响应的特性。

实验结论，通过实验数据分析，我们验证了一阶电路的暂态响应特性，充电过程和放电过程都符合指数衰减和指数增长的规律。

这些实验结果与理论预期相符，加深了我们对一阶电路暂态响应特性的理解。

实验总结，本次实验通过对一阶电路暂态响应的实验，加深了我们对一阶电路暂态响应特性的理解，掌握了一阶电路暂态响应的规律。

同时，实验过程中我们也学会了如何使用示波器观察电路的暂态响应，这对我们今后的实验和工作都具有重要的指导意义。

通过本次实验，我们不仅掌握了一阶电路暂态响应的规律，也提高了实验操作能力和数据分析能力，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。

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实验目的：1. 了解一阶电路的特点和基本参数。

2. 掌握一阶电路暂态过程的特性。

3. 掌握利用示波器进行实验的方法。

实验原理：一阶电路是由电阻和电容组成的电路，它具有一个特定的时间常数τ=R×C，其中R表示电阻值，C表示电容值。

在一阶电路中，当电路处于稳态时，电容器的电压与电源电压相等，电流为零；当电路发生变化时，电容器的电压会随着时间的推移而变化，直到达到稳定状态。

在电路发生变化时，可以通过测量电容器上的电压来分析电路的暂态过程。

电路中的电压随着时间的推移而变化，可以用指数函数V(t)=V0(1-e-t/τ)描述。

其中V(t)表示电容器上的电压，V0表示电容器上的初始电压，τ表示时间常数，t表示时间。

实验步骤：1. 将电容器和电阻连接在一起，形成一个一阶电路。

2. 将示波器连接到电容器上，以观察电容器的电压变化。

3. 将电源连接到电路中，以进行实验。

4. 记录电容器上的电压随时间的变化。

5. 根据记录的数据，绘制电容器电压随时间的变化曲线。

实验结果：经过实验测量，得到了电容器电压随时间的变化曲线。

根据曲线可以看出，在电路刚刚接通时，电容器上的电压开始增长，直到达到最大值。

然后电容器的电压会逐渐减小，最终达到稳定状态。

实验结论：通过本次实验，可以看出一阶电路的暂态过程具有以下特点：1. 在电路刚刚接通时，电容器上的电压开始增长。

2. 电容器的电压会随着时间的推移而变化，直到达到稳定状态。

3. 一阶电路的暂态过程可以用指数函数描述。

4. 时间常数τ是决定电路暂态过程的重要参数。

总之，本次实验加深了我们对一阶电路暂态过程的了解，同时也掌握了利用示波器进行实验的方法，为今后的学习和实践打下了基础。

一阶电路暂态分析实验

电路实验一阶电路的暂态分析1、实验目的1）学习用一般电工仪器测定单次激励过程中一阶RC电路的零状态响应、零输入响应方法。

2）学会从响应曲线中求出RC电路时间常数r的方法。

3）观察RL、RC电路在周期方波电压作用下暂态过程的响应。

4）掌握示波器的使用方法。

2、实验任务（1）测定RC一阶电路在单次激励过程的零状态响应。

设计一个测定RC一阶电路的零状态响应的实验电路，要求r足够大（大于或等于30%）。

用一般电工仪表逐点测出电路在换路后各时刻的电流、电压值。

1）测定并绘制零状态响应的i c~f(t)曲线。

在t=0时刻换路，迅速用计时器（秒表）计时，每隔一定时间（根据τ设定时间间隔）列表读记i c之值，并根据计时t和测量的i c值，逐点描绘出i c~f(t)曲线。

2）测定并绘制零状态响应的u c~f(t)曲线。

在t=0时刻换路，迅速用计时器（秒表）计时，每隔一定时间（根据τ设定时间间隔）列表读记u c之值，并根据计时t和测量的u c值，逐点描绘出u c~f(t)曲线。

3)对描绘出的i c~f(t)曲线或u c~f(t)曲线反求时间常数τ值，并与理论之相对比。

（2）测定RC一阶电路在单次过程中的零输入响应设计一个测定RC一节电路的零输入响应实验电路，要求τ值足够大（τ≧30%）。

用一般电工仪表逐点测出电路在换路各时刻的电流、电压值。

1）测量并绘制零输入响应的i c~f(t)曲线。

2）测量并绘制零输入响应的u c~f(t)曲线。

(3)观察RL、RC一阶电路在周期正方波作用下的响应1）自拟RL串联电路，用函数电源周期为T的方波做激励，用示波器观察响应。

改变τ值，观察响应的变化，说明τ值的大小对波形作用。

2）自拟RC串联电路，用函数电源周期为T的方波做激励，用示波器观察响应。

改变τ值，观察响应的变化，说明τ值的大小对波形作用。

3、实验要求1）预习相关理论，根据实验任务写出预习报告。

2）自拟实验电路，制定测量步骤。

一阶电路暂态过程的研究

U87一阶电路暂态过程的研究一、实验目的：1.研究RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应的基本规律和特点。

2.学习用示波器观察一阶电路的响应和测量时间常数，了解电路参数对时间常数的影响，理解时间常数与响应变化速度的关系。

3.掌握微分电路的基本概念。

4.熟悉示波器的主要技术特征，掌握其正确使用方法。

二、实验原理：1.一阶动态电路：电容器是一种储能原件，在含有电容器的电路中，当电源通、断换接时电路中就会产生暂态过程，电路接通时，电容器充电，电源断开时，电容器通过电阻放电，如果电路仅含一个动态文件，则可以用戴维南定理或诺顿定理把该动态文件以外的电阻电路化简，变换为RC 电路或RL 电路，这种电路称为一阶动态电路。

2.RC 一阶电路的时域响应：用一阶微分方程描述的电路称为一阶电路，一阶电路通常由一个动态原件电感L 或电容C 和若干个电阻原件构成。

（1）RC 一阶电路的零状态响应：RC 一阶电路开关S 与开关1（导线）连接时，0c U =电容器上初始储能为零。

当开关有位置1打向2时即S 与S U 连接时，直流电源通过电阻R 向电容C 充电，此时电路的响应为零状态响应，电容器上的电压为()(1)t t C s se s U t U U U e ττ-=-=-，()C U t 变化曲线如书上15-2所示，当C U 上升到0.632S U 所需时间称为时常数τ，且RC τ=（2）RC 一阶电路的零输入响应：在S 位置2电路稳定后，再合向位置1时，电容器C 通过电阻R 放电，()C U t 称为零输入响应，电容器上的电压()tc se U t U τ-=，变化曲线如图15-3所示，当C U 下降到0.368S U 所需的时间称为时间常数I ，同理I=RC 。

3.测量RC 一阶电路时间常数：使用双踪示波器观察电路电压C U ，便可观察到稳定的指数曲线。

如图15-5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值()cm U a cm =，b=0.632a(cm),与指数曲线焦点对应时间t 轴的x 点，则根据时间t 轴比例尺，该电路的时间常数()tx cm cm τ=⨯三、实验仪器、设备、用具及其规范双踪示波器、信号源（方波输出）、实验元件箱二（含电阻电容）规范：1.调节遗弃各旋钮时，动作不要过猛，实验前需熟读双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关旋钮的操作与调节。

一阶电路暂态过程的研究实验总结

一阶电路暂态过程的研究实验总结
我可以提供一份关于一阶电路暂态过程研究实验的总结，以下是一份简要总结：
在一阶电路暂态过程的研究实验中，我们通常会研究电路中的电荷、电流和电压在时间上的变化情况。

实验中我们常常使用电容器和电感器等元件来构建一阶电路。

实验过程中，
1. 我们首先会选择合适的电容器和电感器，并通过测量确定其参数，例如电容器的电容量和电感器的电感值。

2. 接下来，我们会连接电容器和电感器组成一阶电路，并接入电源。

3. 在实验时，我们可以通过示波器等设备来观察电荷、电流和电压随时间的变化曲线。

4. 我们可以改变电路中的参数，比如改变电源电压、改变电容器或电感器的数值，来观察暂态过程的变化情况。

5. 随着时间的推移，我们会观察到电荷、电流和电压逐渐达到稳定状态的过程。

我们可以记录下达到稳定状态所需的时间，并对暂态过程进行分析和总结。

6. 在实验结束后，我们可以通过对实验数据的整理和分析，得出一阶电路暂态过程的特点和规律。

总结一阶电路暂态过程的实验，需要考虑实验设计、参数测量、数据分析等方面。

实验数据的准确记录和分析，可以帮助我们深入理解一阶电路的暂态响应特性，并为相关工程应用提供参考依据。

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阶电路暂态过程的研究实验报告引言：电路是电子学中最基础的研究对象之一，而电路中的暂态过程则是电子学中的重要研究领域之一。

本实验旨在通过研究一阶电路暂态过程，深入了解电路的特性和行为。

实验目的：1. 研究一阶电路的暂态过程，了解电路的响应特性。

2. 探究电路中电压和电流的变化规律。

3. 分析电路中的时间常数和衰减特性。

实验材料和仪器：1. 电源：提供恒定电压。

2. 电阻：限制电流。

3. 电容：存储电荷。

4. 示波器：测量电压和电流的变化。

实验步骤：1. 搭建一阶电路实验装置，包括电源、电阻和电容。

2. 将示波器连接到电路中，以便测量电压和电流的变化。

3. 调节电源输出电压和电阻阻值，使得电路处于稳态。

4. 断开电路连接，记录电容放电曲线。

5. 连接电路，记录电容充电曲线。

6. 分析实验数据，绘制电容放电和充电曲线图，并计算电路的时间常数。

实验结果：根据实验数据和示波器测量结果，我们得到了电容放电和充电曲线图。

在电容放电曲线中，电压随时间呈指数衰减，而在电容充电曲线中，电压随时间呈指数增长。

通过测量，我们得到了电路的时间常数。

讨论：1. 电容放电曲线的特点：在电容放电过程中，电容的电压随着时间的增加而逐渐减小，呈指数衰减的趋势。

这是由于电容器内的电荷通过电阻耗散，导致电容器的电压逐渐减小。

2. 电容充电曲线的特点：在电容充电过程中，电容的电压随着时间的增加而逐渐增大，呈指数增长的趋势。

这是由于电源提供的电流通过电阻进入电容器，导致电容器的电压逐渐增大。

3. 时间常数的意义：时间常数是描述电路暂态过程的重要参数，它表示电容器电压或电流达到其最终值所需的时间。

时间常数越小，电路的响应速度越快。

4. 衰减特性的分析：通过实验数据和曲线图，我们可以分析电路的衰减特性。

衰减特性是指电容放电曲线中电压的衰减速度。

通过计算时间常数，我们可以了解电路的衰减速度，进而分析电路的稳定性和可靠性。

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实验报告一阶电路的暂态响应实验目的：探究一阶电路的暂态响应规律并利用实验验证理论计算值和实测值之间的差异。

实验原理：一阶电路是指由一个电感或一个电容和一个电阻构成的电路。

当电路切换时，电路内部将产生暂态响应，也就是电压和电流的变化规律，它包括两个过程：充电过程和放电过程。

在充电过程中，由于电容器初始没有带电，系统电压增加，电容器内部电压随时间增加，直至稳定。

在放电过程中，电容器带电后，关闭电源，电容器以及外部电阻组成RL串联回路，放电电流呈指数衰减趋势。

实验装置：电源、电阻箱、电容器、万用表、示波器、开关。

实验流程：1.将电路接好，包括电源、电阻、电容和万用表。

2.打开电路开关，用示波器测量电容器的电压随时间的变化。

3.改变电阻箱的电阻，逐一测量不同电阻下的电容器的电压随时间的变化。

实验数据：通过测量得出不同电阻下电容器电压随时间的变化情况如下表所示：时间（ms） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5电阻1（Ω） 0.04 0.08 0.11 0.15 0.18电阻2（Ω） 0.04 0.07 0.10 0.14 0.17电阻3（Ω） 0.04 0.07 0.10 0.14 0.17实验结果：根据实验数据可以得到，电容器电压随时间的变化呈指数衰减关系。

同时，当电阻减小时，电路充电时间变短，当电阻增加时，电路充电时间变长。

经过实验计算，理论计算值和实测值之间存在一定差异，但差异不大。

结论：通过本次实验，我们可以探究一阶电路的暂态响应规律，并利用实验验证理论计算值和实测值之间存在的差异。

同时，通过实验得出电容器电压随时间的变化呈指数衰减关系，并且当电路中电阻减小时，电路充电时间变短，反之，电路充电时间变长。

参考文献：1.《电子电路》2.《电子实验教程》。

一阶电路暂态过程的研究

一阶电路暂态过程的研究一阶电路是指只包含一个电感元件或一个电容元件的电路，其暂态过程是指在电路中加入脉冲信号或初始条件不为0时，电路中电流和电压的变化过程。

一阶电路的暂态过程可以分为两种情况来研究，即RL电路和RC电路。

首先来研究RL电路，即电路中只包含一个电感元件和一个电阻元件。

当电路中加入电压源或初始条件不为0时，电感元件的电流会根据欧姆定律开始变化。

根据基尔霍夫电压定律，在电感元件的两端，有以下方程：L(di/dt) + Ri = V其中，L是电感元件的感应系数（亨利），i是电感元件的电流，t是时间，R是电阻元件的阻值，V是加入电路的电压信号。

这是一个常微分方程，可以通过分离变量的方法求解。

将方程移项，并将R和L带入方程中，得到：di/(R+Ldi/dt) = V/Ldt对方程两边同时积分，得到：∫di/(R+Ldi/dt) = ∫V/Ldt此时，方程左边可以通过分部积分和换元法来求解，右边则可以通过积分的方法进行求解。

最终，可以得到电感元件的电流i的表达式。

接下来来研究RC电路，即电路中只包含一个电容元件和一个电阻元件。

当电路中加入电压源或初始条件不为0时，电容元件的电压会根据欧姆定律开始变化。

根据基尔霍夫电流定律，在电容元件的两端，有以下方程：RC(di/dt) + i = V其中，C是电容元件的电容量（法拉），i是电容元件的电流，t是时间，R是电阻元件的阻值，V是加入电路的电压信号。

同样地，也可以通过分离变量的方法来求解这个常微分方程。

将方程移项，并将R和C带入方程中，得到：di/(RCdi/dt + i) = Vdt对方程两边同时积分，得到：∫di/(RCdi/dt + i) = ∫Vdt此时，方程左边可以通过分式分解的方法来求解，右边则可以直接积分。

最终，可以得到电容元件的电流i的表达式。

总结起来，一阶电路暂态过程的研究主要是通过求解常微分方程来得到电路中电流和电压的变化规律。

具体的求解方法可以根据电路中所包含的元件类型选择不同的数学工具来进行求解。

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。

一阶动态电路暂态过程的研究报告

实验3一阶动态电路暂态过程得研究报告实验目得：（1）研究一阶ＲC电路得零输入响应、零状态响应与全响应得变化规律与特点。

（2）研究一阶电路在阶跃激励与方波激励情况下，响应得基本规律与特点。

测定一阶电路得时间常数ｔ,了解电路参数对时间常数得影响。

（3）掌握积分电路与微分电路得基本概念。

（4）学习用示波器观察与分析电路得响应。

实验原理:（1）在电路中，开关S置于1使电路处于零状态，当开关在t=0时刻由1扳向2，电路对激励US得响应为零状态响应,有u C(t）＝ＵS－ＵS e若开始开关Ｓ首先置于２使电路处于稳定状态,在t=0时刻由2扳向１，电路为零输入响应,有u C（t）= UＳe动态电路得零状态响应与零输入响应之与为全响应。

全响应与激励不存在简单得线性关系。

（2）动态电路在换路以后,一般经过一段时间得暂态过程后便达到稳定。

故要由方波激励实现一阶RC电路重复出现得充电过程,其中方波激励得半周期Ｔ/2与时间常数τ（=ＲC）之比保持在5:1左右得关系,可使电容每次充、放电得暂态过程基本结束,再开始新一次得充、放电暂态过程．（3）ＲC电路充、放电得时间常数τ可从示波器观察得响应波形中计算出来。

设时间坐标单位确定,对于充电曲线,幅值由零上升到终值得63、２%所需得时间为时间常数τ.对于放电曲线,幅值由零下降到初值得３6、8％所需得时间同为时间常数τ.（4）一阶RC动态电路再一定得条件下,可以近似构成微分电路或积分电路。

当时间常数τ(=ＲC)远远小于方波周期，输出电压Uｏ(t)与方波激励Us（t)得微分近似成比例.当时间常数τ(=RC)远远大于方波得周期，输出电压Uo（ｔ）与方波激励Ｕs(t)得积分近似成比例。

实验内容与步骤：（1）连接如图电路，应用示波器观察RC电路充、放得动态波形，确定时间常数，并与理论值进行比较（2）如图所示,微分电路接至峰值一定，周期T一定得方波信号源，调节电阻值与电容箱电容值．观察并描绘τ=0、0１T，τ=0、2T与τ＝T三种情况下得Us(t)与Uo(t)得波形.用示波器测出对应各种得时间常数,记入表格中,并与给定得理论值比较。

电工实验一阶电路暂态过程的分析与研究

不加直流偏移
ui U
t
ui U
t
加直流偏移
三、实验原理——微积分电路
ui
微分电路条件？
U
C
t
T
uo
ui
R uo
U
t
-U
ui
积分电路条件？
U
R
t
ui
C uo
U1 uo
U2
t
T
四、电路连接
R
注意：
uiCLeabharlann uo信号发生器与示波器要共地！
CH2
调节CH1通道和信C号H发2通生器道输的出基端准线重合
调节CH1通道和CH2通道的幅值相同。
CH1
五、基本实验内容
1.方波响应
2.微分响应与积分响应
六、扩展实验内容
1.测试矩形波与尖脉冲的转换电路选择合适的矩形波信号频率和幅度，测试输入输出波形
并设计表格记录。（同一激励信号下，至少选择三组不同的时间常数进行比较）
2.测试矩形波与三角波德尔转换电路
选择合适的矩形波信号频率和幅度，测试输入输出波形并设计表格记录。（同一激励信号下，至少选择三组不同的时间常数进行比较）
6. 测试记录曲线要标明各参数，定量画！
七、注意事项
1. 示波器的辉度不要过亮。 2. 调节仪器旋钮时，动作不要过快、过猛。 3. 调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合
使用，以使显示的波形稳定。
4. 用示波器进行定量测量时，“T/div” 和“V/div” 的微调旋
钮应处于关闭位置。
5. 为防止外界干扰，信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连（称共地）。
三、实验原理
——RC一阶电路的暂态响应

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。

一阶电路暂态过程的研究

一阶电路暂态过程的研究
一、研究背景
电路分析是一个涉及多重元素的复杂领域，在研究电路暂态过程中常常受到影响。

但是，尽管暂态过程是研究电路参数最有效的手段，但目前我国研究一阶电路暂态过程的相关文献仍然很少。

为了深入研究一阶电路的暂态过程，本文将对一阶电路的暂态过程展开探讨，提出一套适用于一阶电路暂态过程研究的方法。

二、研究内容
1、一阶电路的暂态过程研究
（1）定义一阶电路暂态过程：一阶电路暂态过程可以定义为利用初始条件，电路内参数等信息，描述一阶电路分析过程的过程。

（2）分析一阶电路的暂态过程：本文从多重视角对一阶电路暂态过程进行了多方面的分析，包括电路中可能出现的谐振、死区、数字噪声等影响暂态过程的因素等。

2、提出一阶电路暂态过程研究方法
（1）建立一阶电路暂态过程研究模型：以电路、数学模型、计算机程序等多重要素建立一阶电路暂态过程研究模型，并通过计算机模拟不同环境、参数及初始条件下电路暂态过程的变化趋势；
（2）建立一阶电路暂态过程控制策略：利用稳态响应和暂态响应特性，建立一阶电路暂态过程控制策略，有效控制一阶电路的暂态过程变化；
（3）优化一阶电路暂态过程参数：通过对一阶电路参数、初始
条件等进行优化，提高一阶电路的暂态过程控制精度，使一阶电路的暂态过程趋于稳定。

三、结论
本文针对一阶电路的暂态过程研究提出了一套完整的研究方案，包括对电路分析的全面探索和暂态过程参数优化等，具有较高的参考价值。

实验2.4一阶电路暂态过程的分析与研究的实验报告

实验2.4一阶电路暂态过程的分析与研究的实验报告实验目的
1.熟悉一阶RC电路的概念
2.了解RC滤波电路的时间特性
3.掌握实现差分和积分的电路
实验原理：
RC电路就是利用一个电阻和K个电容构成的一种简单的电路，它是通过一个电源供电控制回路中一些参数的变化，具有可靠的工作稳定和低成本的特点，可以实现对系统的调节和控制。

实验操作：
1.搭建一阶RC滤波电路原理图，电路采用实际参数，量测电压随时间变化情况。

2. 将电路分析为常微分方程，求解其解析解振幅图谱并与实验测量波形进行比对。

实验结果：
通过对实验电路的测量取得一组测量波形，运用MATLAB计算出结论：
1.RC滤波电路的时间常数τ=1.025s；
2.根据振幅图求得振幅A0=5.19V；
3.实测峰值电压为5.39V，实测脉冲宽度为1.05s，与理论值相差不大，说明实验结果可靠。

实验结论：
本次实验完成对一阶RC滤波电路进行了模拟实验，可以得到电路的时间特态和振幅大小，测得的实验结果与理论值较为接近，说明理论模型的正确性，也更好的验证了一阶RC滤波电路的时间特态和振幅。

实验2.4一阶电路暂态过程的分析与研究的实验报告

实验2.4 一阶电路暂态过程的分析与研究一、实验名称：一阶电路暂态过程的分析与研究二、实验任务及目的1.基本实验任务研究RC一阶电路的零输入、零状态响应的基本规律和特点；研究RC微分电路和积分电路在脉冲信号激励下的响应。

2.扩展实验任务研究利用RC串联电路的电路参数与其暂态过程的关系进行波形转换的方法；设计能将方波信号转换为尖脉冲和三角波的电路。

3.实验目的研究RC一阶电路的零输入、零状态响应；研究RC微分电路和积分电路在脉冲信号激励下的响应；进一步掌握示波器和函数信号发生器的使用。

三、实验原理及电路1.实验原理方波响应，用半个周期远大于电路时间常数的脉冲信号代替阶跃信号作为激励源，观测零输入和零状态响应。

微分电路，当RC串联电路从电组两端输出，且满足时间常数远小于矩形脉冲的半个周期时，输出电压与输入电压的微分成正比。

积分电路，当RC串联电路从电容两端输出，且满足时间常数远大于矩形脉冲的半个周期时，输出电压与输入电压的积分成正比。

2.实验电路图2.4.1 实验电路四、实验仪器及器件1.实验仪器示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。

2.实验器件1μF电容1个、0.1μF电容1个、1kΩ电阻1个、10kΩ电阻1个，使用均正常。

五、实验方案与步骤1.用函数信号发生器输出2Vpp/1kHz的方波，通过示波器通道一DC耦合监测信号，调节函数信号发生器的直流偏移旋钮使其成为矩形脉冲。

2.按图2.4.1（b）接线，分别观测2Vpp/1kHz矩形脉冲，R=1kΩ,C=0.1μF；2Vpp/100Hz矩形脉冲，R=1kΩ,C=1μF；2Vpp/10Hz矩形脉冲，R=10kΩ,C=1μF的输入输出波形，测量零输入和零状态响应的初始值和时间常数。

3.用函数信号发生器输出2Vpp/100Hz矩形脉冲信号，按图2.4.1（a）接线，分别观测R=1kΩ,C=0.1μF；R=1kΩ,C=1μF；R=10kΩ,C=1μF的微分电路。