电工学讲义实验一阶过渡过程

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实验5-2 一阶RC电路过渡过程的研究

实验5-2 一阶RC电路过渡过程的研究
信 号 + 发 ui(t) 生 器 C
+ uR(t) -
R=1k C=0.1µ F
图5-2-4
过程报告要求及模板
表 5-2-1 观察一阶RC电路的零输入响应和零状态响应
参数 U=3V ui(t) f=200Hz 波形 波形5-2-1-1 (另附坐标纸绘出) 示波器主要旋钮位置 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV
3. 积分电路 信号发生器输出方波信号,频率1000Hz;幅度3V; 在示波器上显示5个周期。
信 号 + 发 ui(t) 生 器
R + uC(t) -
C
R=10k C=0.1µ F
图5-2-3
预习报告要求及模板
四、实验任务与实验步骤
4. 微分电路 信号发生器输出方波信号,频率100Hz;幅度3V; 在示波器上显示5个周期。
实验报告要求及要求
五、实验数据分析与处理 1. 整理实验数据; 2. 分析处理实验数据; 3. 完成相应计算或生成相应曲线; 4. 给出实验结论; 六、思考题 (见实验指导书)
过程报告要求及模板
表 5-2-3 积分电路
参数 U=3V ui(t) f=1000Hz 波形 波形5-2-3-1 (另附坐标纸绘出) 示波器主要旋钮位置 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV
uC(t)
R=10k C=0.1µ F
波形5-2-3-2 (另附坐标纸绘出)
表 5-2-4 微分电路
参数 U=3V ui(t) f=100Hz uR(t) R=1k C=0.1µ F 波形 波形5-2-4-1 (另附坐标纸绘出) 波形5-2-4-2 (另附坐标纸绘出) 示波器主要旋钮位置 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV 水平档位TIME/DIV 垂直档位VOLTS/DIV

电工学1第3章过渡过程

电工学1第3章过渡过程

(3)求时间常数:
Req=2//2=1 , =L/ Req=1S 根据:
t
f (t ) f () f (0 ) f () e
t


iL (t ) 8 (5 8)e 8 3e t ( A)
P95 练习 例 3—5
一阶电路响应小结
三要素法: 换路定则确 定初始值: 时间常数: 零输入响应:
换路定则: 若电容电压、电感电流为有限值,则uC 、 iL不能跃 变,即换路前后一瞬间的uC 、iL是相等的,可表达为: uC(0+)=uC(0-) iL(0+)=iL(0-) 注意:只有uC 、 iL受换路定律的约束而保持不变, 电路中其他电压、电流都可能发生跃变。
二、 非独立初始值的确定
换路后瞬间电容电压、电感电流的初始值,用 uC(0+) 和 iL(0+)来表示,它是利用换路前瞬间 t=0-电路确定uC(0-)和 iL(0- ),再由换路定则得到 uC(0+)和 iL(0+)的值。 电路中其他变量如 iR、uR、uL、iC 的初始值不遵循换路 定则的规律,它们的初始值需由t=0+电路来求得。具体求 法是: 画出t=0+电路,在该电路中若uC (0+)= uC (0-)=US,电容 用一个电压源US代替,若uC (0+)= 0 则电容用短路线代替。 若iL(0+)= iL(0-)=IS,电感用一个电流源IS 代替,若iL(0+)= 0 则电感作开路处理。
uC uC (0 )e
iL i L (0 )e
tt源自 第3章
动态电路分析
电感或电容元件两端的电压和流过它们的电流之间的关 系是微分或积分的关系:

电工学实验一阶过渡过程

电工学实验一阶过渡过程
利用方波信号可以代替电源的开关同时观察一阶 过渡过程的零输入和零状态两个过程:由方波的 上升沿引起的响应为零状态;由方波的下降沿引 起的响应为零输入响应;
用方波观察一阶过渡过程的条件:方波的周期要 大于5倍的时间常数。
时间常数的物理意义是当输入响应衰减到初始值 的36.8%或零状态上升到稳态值的63.2%时所需要 的时间。
电工学实验
一阶过渡过程
一阶过渡过程
一阶电路是由一个储能元件(电容或电感)和 电阻组成的电路,它的KVL或KCL是由一阶常系 数微分方程来描述的。理论课上已经学会了用 数学的方法求出它们的解。
零输入响应:电路在零初始状态下,由在初 始时刻施加于电路的输入所产生的响应。
零状态响应:电路在零初始状态下,由在初 始时刻施加于电路的输入所产生的响应。
信号源 示波器共地
改变R=470Ω再次测量 时间常数
一阶过渡过程的观察-RL电路
CH1
CH2 方波Us=2Vp-p
f=1kHz
R=100Ω
L=10mH
测量时间常数
信号源 示波器共地
在坐标纸上画出 电感和电阻两端 电压波形
改变R=1KΩ再次 测量时间常数
实验数据记录
RC电路 C=0.2μF RL电路 L=10mH
用示波器测量相位差
1. 将显示方式按钮“ALT”按下;
2. 两个通道的输入耦合方式拨到接 地状态,调节扫描线的位置于中 央;
3. 再将两通道的输入耦合方式拨到 AC状态;
4. 测量两个波形的相位差格数X;
5. 测量一个波形完整周期的格数 XT;
6. 计算相位差: φ=
No
Image
R=100Ω R=470Ω R=100Ω R=1KΩ

第2章 一阶电路的过渡过程

第2章 一阶电路的过渡过程

iC
C
τ = RC
为电路时间常数,单位为秒。 为电路时间常数,单位为秒。 时间常数
uC(t)
由初始条件U C (0 + ) = U 0 得
k = U0
U C (t ) = U 0 e τ
−t
电容电压响应(变化规律): 电容电压响应(变化规律): 电压波形为
uC
U
0
(t ≥ 0)
0 .3 6 8 U 0 .1 3 5 U
R
Us
uC(t)
dU C RC + UC = U S dt
解方程得 由初始条件
U C (t ) = U S + ke
特解

t RC
通解
U0 = US + k
→ k = U0 −US
R
全响应: 全响应: Us
uC(t)
− t RC − t RC
uC US U0 uC t
U C (t ) = U S + (U 0 − U S )e = U 0e
US iR (∞) = = 0.15 A 2R
+

τ
R
iR C
S
R′ =
3 R = 150Ω, 2
τ
= R′C =
1 10
除电容电压和电感电流外, 注意: iR (0+ ) ≠ iR (0− ) = 0 除电容电压和电感电流外,其 注意: 它量换路前后一般不相等。 它量换路前后一般不相等。
=0,
R
K
L
U K闭合后达到稳态时 iL = s . 闭合后达到稳态时 R
diL UL = L dt
Us , 若电感电流 iL 能“瞬时”从0升到 瞬时” 升到 R

实验2 一阶电路的过渡过程

实验2  一阶电路的过渡过程

Timebase区用来设置X轴的时间基准扫描时长。 Scale:设置X轴方向每一大格所表示的时间值。单击该栏出现一对上下翻转箭头,可根据 显
示信号频率的高低,,通过上、下翻转箭头选择合适的时间刻度。例如,一个周期为 1kHz
的信号,扫描时基参数应设置在1ms左右。 X Position:表示X轴方向时间基准的起点位置。 Y/T:显示随时间变化的信号波形。 B/A:将A通道的输入信号作为X轴扫描信号,B通道的输入信号施加在Y轴上。 A/B:与B/A相反。
第二次换路发生在t= t2,此时电容由初始值放电,输出电压的表达式为
U0(t)=U1(1-e-(t-t1)/τ).
图2-1 电容器的充电和放电电压
电容器电流的充电和放电过程
(1)正脉冲作用期间(t=0-t1)的充电过程 第一次换路发生在t=0时刻,此时输入电压由零跃变为U,根据三要素
法,期间输出电压的表 达式为本U c(t)=Ue-t/τ;
或白色)。
单击示波器面板右下方的Save按钮, 就可将显示的波形保存起来。
电容器电压的充电和放电过程
(1)正脉冲作用期间(t=0-t1)的充电过程 第一次换路发生在t=0时刻,此时输入电压由零跃变为U,根据三要素法,期 间输出电压的表 达式为U0(t)=U(1-e-t/τ). (2)第一个正脉冲结束后(t= t1 -t2)的放电过程 在t= t1,输出电压U0(t1)=U1=U(1-e-t1/τ);
Trigger区用来设置示波器的触发方式

Edge:表示将输入信号的上升沿或下降沿作为触发信号。 Level:用于选择触发电平的大小。 Auto:若输入信号变化比较平坦或只要有输入信号就尽可能显示波形时,就选择它。 A:用A 通道的输入信号作为触发信号。

lin实验17知识资料一阶电路过渡过程实验

lin实验17知识资料一阶电路过渡过程实验
U C (t) Ue t /
➢ 其中τ=RC称为电路的时间常数
三、实验仪器和器材
1. 函数信号发生器 2. 示波器 3. 电阻 4. 电容 5. 电感 6. 实验电路板 7. 短接桥 8. 导线
四、实验内容及步骤
1. RC电路的过渡过程 2. RL电路的过渡过程
1.RC电路的过渡过程
➢ 观察并记录UC(t)曲线 ➢ 观察并记录电路参数对Uc(t)曲线的影响 ➢ 观察并记录UR(t)曲线 ➢ 观察并记录电路参数对UR(t)曲线的影响
观察并记录电路参数对UR(t)曲线 的影响
➢ 将电路参数改为R=820Ω,C=0.1μF,函 数信号发生器的设置不变,重复前边实验 步骤。
2.RL电路的过渡2. 观察并记录电路参数对UL(t)曲线的影响 3. 观察并记录UR(t)曲线 4. 观察并记录电路参数对UR(t)曲线的影响
观察并记录电路参数对UR(t)曲线的 影响
➢ 改变参数值R=820Ω,L=22mH,重复前 边实验内容,观察波形的变化。
实验17 一阶电路过渡过程实验
一、实验目的 二、原理 三、实验仪器和器材 四、实验内容及步骤
一、实验目的
1. 观察一阶电路的过渡过程,研究元件参数 对过渡过程曲线的影响
2. 学习函数信号发生器和示波器的使用方法
二、原理
➢ 正阶跃信号作用下
U C (t) U (1 et / )
➢ 输入负阶跃信号
观察并记录UC(t)曲线
➢ 设定函数信号发生器的波形为矩形波,峰 峰值为2.5V,频率为1KHz,占空比为50%。 取R=300Ω,C=0.1μF。
观察并记录电路参数对Uc(t)曲线的 影响
➢ 将电路参数改为R=820Ω,C=0.1μF,重 复前边步骤的实验内容。

03第三章 一阶电路的过渡过程

03第三章 一阶电路的过渡过程

t =0 iC
R1 4
u+_C
R
R2 iL R3 + 2 i1
4
4
U
+ u_ L
_ 8V
iC
R2 iL R3
4 4
R41 u+_C C
+ u_ L L
解:(1) 由t = 0-电路求 uC(0–)、iL (0–) t = 0 -等效电路
换路前电路已处于稳态:电容元件视为开路;
由t = 0-电路可求得: 电感元件视为短路。
(0
)

1
(0
)

U R
uL(0 ) u1(0 ) U
(C (0 ) 0) iC 、uL 产生突变 (uL(0 ) 0) u2(0 ) 0
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例2:换路前电路处于稳态。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。
R
+ 2
U
_
8V
i1
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3.2 RC电路的暂态响应
一阶电路暂态过程的求解方法 一阶电路
仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线 性电路, 且由一阶微分方程描述,称为一阶线性电 路。 求解方法
1. 经典法: 根据激励(电源电压或电流),通过求解 电路的微分方程得出电路的响应(电压和电流)。 2. 三要素法 初始值
由已知条件知 uC (0 ) 0, iL(0 ) 0 (2)根据换路定则得: uC (0 ) uC (0 ) 0
L(0 ) L(0 ) 0
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例1: 暂态过程初始值的确定
S C R2
t=0 +

一阶rc电路的过渡过程

一阶rc电路的过渡过程

一阶rc电路的过渡过程
嘿,朋友们!今天咱来聊聊一阶 RC 电路的过渡过程,这可有意思啦!
你想啊,一阶 RC 电路就像是一个有个性的小家伙。

在电源接通的
那一刻,它就开始了自己独特的表演。

电流啊,电压啊,就像一群调
皮的孩子,开始了它们的奇妙旅程。

刚开始的时候,电容就像个贪心的家伙,拼命地吸收电荷,电流也
像个急性子,呼呼地往前冲。

可随着时间慢慢推移,电容渐渐吃饱了,电流也变得不那么着急了。

这就好比你吃蛋糕,一开始大口大口吃,
后来慢慢就饱了,速度就降下来了嘛。

在这个过渡过程中,时间可是个关键角色呢!它就像个指挥家,掌
控着一切的节奏。

时间越久,电容充电越多,电压也逐渐升高,直到
达到一个稳定的状态。

这多像我们的成长啊,随着时间的流逝,我们
也慢慢变得成熟、稳定。

那这个过渡过程到底有多重要呢?这就好比一场比赛,起跑很关键,但途中的调整和坚持也同样重要。

如果没有这个过渡过程,电路可能
就会乱了套,就像一部没有剧情过渡的电影,会让人觉得很突兀。

而且哦,我们还可以通过一些方法来改变这个过渡过程呢!比如改
变电阻或者电容的值,就好像给这个小家伙穿上不同的衣服,它的表
现也会不一样哦。

这是不是很神奇?
想象一下,如果没有一阶 RC 电路的过渡过程,我们的很多电子设备还能正常工作吗?肯定不行啊!所以说,可别小瞧了这个看似简单的过渡过程,它可是有着大作用呢!
总之呢,一阶 RC 电路的过渡过程就像是一场奇妙的冒险,充满了惊喜和未知。

我们要好好去探索它,理解它,这样才能更好地利用它来为我们的生活服务呀!大家说是不是这个理儿呢?。

一阶rc电路的过渡过程实验报告

一阶rc电路的过渡过程实验报告

一阶rc电路的过渡过程实验报告实验一:一阶RC电路的理论分析一阶RC电路是一种常见的模拟电路。

它由一个电阻器和一个电容器组成。

在这个电路中,电容器表现出一种电学性质,称为电容。

当电容的电压发生变化时,它可以在电路中存储或释放电荷。

我们可以通过理论分析来研究一阶RC电路的特性。

在这个过程中,我们需要了解电阻、电容和电压的基本知识,以及欧姆定律、电流定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律等电路理论方面的基本知识。

我们可以使用一些基本电路方程来描述一阶RC电路的行为。

这些方程包括欧姆定律、电容电压关系和基尔霍夫电压定律。

我们可以通过这些方程来解决电路中的电压和电流,进而得到一阶RC电路的特性。

欧姆定律(V = IR)是电路中最基本的方程之一。

它描述了电路中的电压、电流和电阻之间的关系。

如果我们知道电路中的电压和电阻,我们可以使用欧姆定律来计算电流。

对于一阶RC电路,我们可以使用欧姆定律来计算电阻的电流。

在这个电路中,电流的值是由电压和电阻的值决定的。

我们可以使用公式I = V/R来计算电流。

另一个重要的方程是电容电压关系(Q = CV)。

这个方程描述了电容器在电路中储存和释放电荷的能力。

如果我们知道电容的容量和电荷的电压,我们就可以通过电容电压关系来计算电荷的数量。

在一阶RC电路中,电容的电压随时间的变化可以使用基尔霍夫电压定律来描述。

基尔霍夫电压定律表示,在一个电路中,电压沿电路中的任何路径保持总和等于零。

这个定律是基于电压的守恒原理。

实验二:一阶RC电路的电路图一阶RC电路的电路图如下所示:电路图中包括一个电容、一个电阻和一个电源。

在这个电路中,电源提供一个不变的电压,而电容器和电阻器被连接在一起。

实验三:一阶RC电路的过渡过程实验步骤1. 准备实验设备和材料,并将电路连接起来。

2. 将一个始末电容器连接到电路中。

3. 调整电容器的值,以便于实验。

4. 开始实验。

将电源连接到电路上,并进行实验过渡过程。

第2章 一阶动态电路的过渡过程

第2章 一阶动态电路的过渡过程

ic(A)
u c (t)
图(a) 0.5F 1
0
1 2 3 图(b)
t(s)
1 uc (t ) uc (t0 ) C

t
t0
ic ( )d
uc(v) 4 2
0 1 2 3 4
t(s)
2.3 电容电压的连续性和记忆性
电容电压的连续性质(又称电容的惯性)
若电容电流ic(t )在闭区间[ta,tb]上有界,则电容 电压uc(t)在开区间(ta,tb)内连续。即对于(ta,tb)内
• 例
试确定如图电路在开关S闭合后的初始值。
iS iR iC
1k
iL
2k
uR
10mA
S
2k
uC
C
uL
L

设开关闭合前电路处于稳态,电容相当于开 路,电感相当于短路:则 t = 0–时刻

10mA
iS
uR
S
iR
2k
iC
1k
iL
2k
uC
C
uL
L
则 t = 0+ 时刻
第四节 一阶电路的零输入响应
L
(t )
由法拉第电磁感应定律
d (t ) diL (t ) u L = L (t )= =L dt dt
diL u L =L dt diL uL = L dt
u 、i u 、i
取关联时
取非关联时
diL u L =L dt
u 、i
取关联时
电感VCR的微分式表明: 1) u L 的大小取决与 i L 的变化率,与 i L 的大小无关。
例1:图(a)所示电路中 电容两端所加电压如图(b) 所示,求ic(t)、Pc(t)、 w c(t)的波形

电工电子学实验课件:2.一阶RC电路过渡过程的研究

电工电子学实验课件:2.一阶RC电路过渡过程的研究
夹在一起,红色线接至信号端。 5、在使用示波器显示交流信号时,输入信号耦合方
式应选择AC档。 6、 uc和ur波形不能同时测得,需调换电阻、电容位
置分别测量。
7、万用表用后一定要关闭电源。
11
11
一阶RC电路过渡过程的研究
示波器
CH1(us) 信



幅值5V

f=500Hz
CH2(uc) CH1(us) CH2(ur)
二仪器设备一阶rc电路过渡过程的研究33三实验原理11rc电路的脉冲序列响应22时间常数的测量一阶rc电路过渡过程的研究44四仪器设备简介11熟悉电子技术实验箱总电源开关电位器器电源芯片插座座发光二极管01开关测试导线一阶rc电路过渡过程的研究5522练习使用信号发生器和交流毫伏表及示波器开关主显副显输入插座开机默认
6
6
一阶RC电路过渡 可变控制 右旋
置调节
至底
扫描时间 选择钮 稳定
波形
示波器两个通道的接地端 在内部是连在一起的
开关 垂直 衰减
耦合 显示 输入 方式 模式 波形
7
7
一阶RC电路过渡过程的研究
8
8
一阶RC电路过渡过程的研究
四、实验内容与步骤
(1)调节信号发生器使其输出幅度Us=2.5V,频率f=500Hz的 方(波2)号取。C=0.1uF,用示波器分别观察R=1kΩ,R=2kΩ两 种情况下us、uc波形,测量电路的时间常数τ值,并记录。
交流毫伏表
主显 副显
开关
输入插座
交流毫伏表其他按钮不允许乱按。
开机默认:
1、量程为自动量程 选择方式,屏幕上 出现auto。
2、主显电压为有效 值,屏幕显示VRC (m为毫伏)。

第4章 一阶电路过渡过程的分析

第4章 一阶电路过渡过程的分析

电阻上的电压
uR = iL × R = I L 0 .Re
R − t L
= U 0 .e

t
τ
由此可知:电感电流iL、电感电压uL、电阻电压uR同为RL电路的零输入 响应,它们的变化规律如图(c)所示,都是按照指数规律衰减。
化学工业出版社
4.3 一阶电路的零状态响应
电路换路前储能元件无储能(零初始状态),由施加于电路的输入信号 所产生的响应称 零状态响应。
4.1.2 换路与电路的初始条件
1.换路
在电路理论中,把电路结构或参数的变化所引起的电路变化称为“换路”, 并认为换路是在极短的时间,即t=0时刻进行的。把换路前趋近于换路的一瞬 间记为t=0-,换路后的瞬间记为t=0+,换路所经历的时间为0-到0+。
2.电路的初始条件
电路的初始条件又称初始值,是指所求变量(u或i)及其(n-1)阶导数在t=0+ 时的值。电路的初始条件可分为独立初始条件和相关初始条件两种。由于电容电压和 电感电流往往是动态电路的主要分析对象,因此通常把初始时刻的电容电压uC(0+)和 电感电流iL(0+)称为独立初始条件,简称初始条件;而把通过独立初始条件、基尔霍 夫定律及欧姆定律求出的其他电压和电流的初始值称为相关初始条件,也称为非独立 的初始条件。
【思考题】 思考题】
1.产生过渡过程的外因是什么?内因是什么? 2.电路发生换路的瞬间,电容电压和电感电流不能突变的原因是什么? 3.电路发生换路的瞬间,电容和电感可分别等效为何种元件?
化学工业出版社
4.2 一阶电路的零输入响应
如果电路无输入激励,其响应是由电路内的储能元件的原始储能而引起的, 这种电路响应称为 零输入响应。

一阶电路过渡过程的研究实验报告

一阶电路过渡过程的研究实验报告

一阶电路过渡过程的研究实验报告一阶电路过渡过程的研究实验报告引言:电路的过渡过程是指电路在初始状态到稳定状态的过程。

在电路设计和分析中,了解电路的过渡过程对于预测电路行为和优化电路性能非常重要。

本实验旨在研究一阶电路的过渡过程,通过实验测量和数据分析,探讨电路的响应特性和时间常数。

实验目的:1. 了解一阶电路的过渡过程;2. 掌握测量电路过渡过程的方法和技巧;3. 分析电路响应特性和时间常数。

实验设备和材料:1. 信号发生器;2. 示波器;3. 电阻;4. 电容;5. 万用表;6. 连接线等。

实验步骤:1. 搭建一阶电路,包括电源、电阻和电容;2. 将信号发生器连接到电路的输入端,设置合适的频率和幅度;3. 连接示波器到电路的输出端,调节示波器的时间基准和垂直灵敏度;4. 开始实验测量,记录电路的过渡过程的波形和数据;5. 根据测量数据,分析电路的响应特性和时间常数。

实验结果和数据分析:通过实验测量和数据分析,我们得到了一阶电路的过渡过程的波形和数据。

根据示波器上显示的波形,我们可以观察到电路的过渡过程是一个指数衰减的过程。

随着时间的推移,电路的输出逐渐趋近于稳定状态。

根据测量数据,我们可以计算出电路的时间常数。

时间常数是衡量电路响应速度的重要参数,它表示电路从初始状态到稳定状态所需的时间。

通过测量波形的衰减时间,我们可以计算出电路的时间常数。

实验讨论:在实验过程中,我们发现电路的时间常数与电阻和电容的数值有关。

较大的电阻和电容会导致较长的时间常数,从而使电路的过渡过程变慢。

这是因为较大的电阻和电容会导致电路的响应速度变慢,需要更长的时间来达到稳定状态。

此外,我们还观察到电路的过渡过程受到输入信号频率的影响。

较高的频率会导致电路的过渡过程变快,而较低的频率会导致电路的过渡过程变慢。

这是因为较高的频率会使电路的响应速度加快,较低的频率会使电路的响应速度减慢。

结论:通过本实验的研究,我们了解了一阶电路的过渡过程,并掌握了测量电路过渡过程的方法和技巧。

实验四 一阶电路过度过程的分析

实验四 一阶电路过度过程的分析

一阶电路过度过程的分析一、实验目的1、 学习示波器观察和分析电路的过渡过程2、 观察RC 电路充放电过程二、实验原理1、含有动态元件的电路,其电路方程为微分方程,用一阶微分方程描述的电路为一阶电路。

如图一所示为一阶电路:首先将开关置于1,使电路出于稳定状态,在t=0时刻由1扳上2,电路对激励Us 的响应为零状态响应。

有Uc (t )=Us-Us e -t/Rc 。

这一暂态过程为电容的充电过程。

如图二。

若开关S 首先置于2,使电路处于稳定状态,在t=0时刻由2 扳倒1.电路为零输入响应。

有Uc (t )=Us e -t/Rc .这一暂态过程为电路放电过程。

如图三。

动态电路的零状态响应和零 输入响应之和称为全响应。

2、动态电路在换路以后。

一般经过一段时间的过渡过程后便达到稳态,由于这一过程不是重复的,所以不易用普通示波器来观察其动态过程,为了能用普通示波器研究如上电流的充放电过程,可由方波激励实现一阶电路重复出现的充放电过程。

如图四。

3、 RC 电路充放电的时间常数Τ可以从示波器观察的响应波形中计算出来。

设时间坐标单位确定,对于充放电曲线,幅值上升(下降)到终值(初值)的63.2%(36.8%)所需的时间为常数Τ。

4、 一阶RC 动态电路在一定的条件下,可以近似构成微分电路或积分电路,当时间常数Τ远远小于方波周期T 是,为微分电路;当时间常数Τ远远大于方波周期T 时,为积分电路。

三、实验内容用普通示波器观察动态波行1、 调方波信号① 将示波器CH2输入端测试线接到信号发生器的输出端测试线。

② 将信号发生器的输出频率调至455HZ,波形调为方波,占空比为1:1,并使示波c u t/ms 0.368u s u /v 0 U c τ t/ms 0.632u s 0 U c u /v τ器屏幕上现实的波形为幅值为5V,周期为2.2ms。

占空比为1:1的方波。

2、按图连接电路3、调节R、C的值,画出波形图并计算Τ值。

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信号源 示波器共地
改变R=470Ω再次测量 时间常数
一阶过渡过程的观察-RL电路
CH1
CH2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方波Us=2Vp-p
f=1kHz
R=100Ω
L=10mH
测量时间常数
信号源 示波器共地
在坐标纸上画出 电感和电阻两端 电压波形
改变R=1KΩ再次 测量时间常数
实验数据记录
RC电路 C=0.2μF RL电路 L=10mH
全响应:初始状态和初始输入共同作用下的 响应。
一阶过渡过程
本实验是学会用实验的方法(用电子测量仪器) 去观察它的响应过程。
由于从动态元件两端看进去的电路,若干电阻 可以等效为一个电阻,因此为了研究方便取简 单的RC或RL电路形式来测量。
由于控制电源开关的动作相对于电路的时间常数 太大无法观察(对于R=100欧姆,电容为0.15微法 时时间常数为15微秒)。
R=100Ω R=470Ω R=100Ω R=1KΩ
理论 计算 时间 常数
测量时 UC/UL
UR
间常数 输出波形 输出波形
实验报告要求:
1.按照实验任务的要求,用坐标纸画出所观察的波 形,并标明电路参数和时间常数。
2.总结示波器测定时间常数τ的方法。
3.根据实验观察结果,归纳、总结微分电路和积分 电路的特点。 4.思考题: 5.如果方波的周期不比时间常数大得多,结果如何? 6.实际测量曲线和理论值差距在哪里。原因?
电工学实验一阶过 渡过程
精品
一阶过渡过程
一阶电路是由一个储能元件(电容或电感)和 电阻组成的电路,它的KVL或KCL是由一阶常系 数微分方程来描述的。理论课上已经学会了用 数学的方法求出它们的解。
零输入响应:电路在零初始状态下,由在初 始时刻施加于电路的输入所产生的响应。
零状态响应:电路在零初始状态下,由在初 始时刻施加于电路的输入所产生的响应。
利用方波信号可以代替电源的开关同时观察一阶 过渡过程的零输入和零状态两个过程:由方波的 上升沿引起的响应为零状态;由方波的下降沿引 起的响应为零输入响应;
用方波观察一阶过渡过程的条件:方波的周期要 大于5倍的时间常数。
时间常数的物理意义是当输入响应衰减到初始值 的36.8%或零状态上升到稳态值的63.2%时所需要 的时间。
一阶过渡过程
正阶跃信号作用下
U C(t)U(1et/)
输入负阶跃信号
UC(t)Uet/
其中τ=RC称为电路的时间常数
时间常数的测量
一阶过渡过程的观察-RC电路
方波Us=2Vp-p,
CH1
CH2
f=1kHz
R=100Ω
C=0.2μF
测量时间常数
在坐标纸上画出电容和 电阻两端电压波形
THANKS
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