实验五 一阶电路暂态过程研究
一阶电路暂态过程的研究
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
实验五--一阶RC电路的过渡过程实验
实验五一阶RC电路的过渡过程实验一、实验目的1、研究RC串联电路的过渡过程。
2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。
二、实验原理电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。
从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。
电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。
1、RC电路的零状态响应（电容C充电）在图5-1 (a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。
此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。
(a) (b)图5-1 RC电路的零状态响应电路及u C、u R、i 随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t 0时电路的微分方程为电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。
电压u c按指数规律随时间增长而趋于稳定值。
电路中的电流为电阻上的电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。
2、RC电路的零输入响应（电容C放电）在图5－2（a）所示, RC串联电路。
开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压u C= U0，电路处于稳定状态。
在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。
此时电容元件经过电阻R开始放电。
此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。
(a) (b)图5－2 RC电路的零输入响应电路及u C、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t >0时的电路微分方程为电容两端电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。
它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。
τ= R C式中τ = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程时间的长短，τ越大过渡时间就越长。
电路中的电流为电阻上电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。
实验五一阶RC电路的过渡过程的multisim实验分析解析
实验五 一阶RC 电路的过渡过程实验一、实验目的1、研究RC 串联电路的过渡过程。
2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。
二、实验原理电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。
从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。
电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。
1、RC 电路的零状态响应（电容C 充电）在图5-1 (a)所示RC 串联电路，开关S 在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S 合上，电路既与一恒定电压为U 的电源接通，对电容元件开始充电。
此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。
(a) (b)图5-1 RC 电路的零状态响应电路及u C 、u R 、i 随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t > 0时电路的微分方程为(注：dtdu C i CU q dt dq i c c ===，故,) 电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。
电压u c 按指数规律随时间增长而趋于稳定值。
电路中的电流为电阻上的电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。
2、RC电路的零输入响应（电容C放电）在图5－2（a）所示, RC串联电路。
开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压u C= U0，电路处于稳定状态。
在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。
此时电容元件经过电阻R开始放电。
此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。
(a) (b)图5－2RC电路的零输入响应电路及u C、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t >0时的电路微分方程为电容两端电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。
它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。
τ=R C式中τ = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程所用时间的长短，τ越大过渡时间就越长。
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。
实验五 一阶电路的研究
一阶电路的研究一、实验目的1、学习用普通双踪示波器和信号发生器研究一阶电路暂态响应的方法；2、掌握时间常数的测定方法；3、正确区分响应波形中的零输入响应和零状态响应；4、增强对微分电路，积分电路的认识，进一步学会用示波器观测波形。
二、实验仪器及设备双踪示波器 、信号发生器、直流稳压电源、万用表、电路实验装置。
三、实验内容及原理 1. 零输入响应一阶RC 电路在没有输入信号的情况下，由电容元件的初始状态u C (0)所产生的电路响应，称为零输入响应。
电路见图(a)，输入脉冲幅度5V ，给电容C 充电，宽度Δ=70μs 后脉冲消失，电路进入零输入状态。
求取电容电压从u c (Δ)下降到0.37 u c (Δ)时所用的时间t ，就等于求出了电路的时间常数τ。
图(a) 零输入响应其数学表达式为：τtc c eu t u -∆=)()(。
τ=RC在零输入状态下，当t=τ时，)(37.01)()()(∆≈∆=∆=-c c c c u eu eu u τττ。
电容器上的端电压u C 是一个随时间衰减的指数函数，衰减曲线如图（a ）所示。
其衰减速度决定于电路参数τ，它具有时间的量纲，故称为时间常数。
当电容电压衰减到初始值的0.37倍时，所需时间t 即可认定为时间常数τ。
当电容上电压下降到初始值的1.8%时，一般认为此时电压已经衰减到零。
总之，时间常数越小，电压衰减越快。
反之，时间常数越大，电压衰减越慢。
由此可见，RC 电路的零输入响应由电容器的初始电压U O 和电路的时间常数τ来确定。
按图a ），连接电路，函数信号发生器做如下设置：矩形波、u=5V ，F=2kHz ，Δ=70μs ，接至电路输入端。
用示波器观察电路输入波形和输出波形，并按表1要求测量u c (Δ)和τ值。
测量结果和理论计算结果填入表1。
表1 零输入响应（u s =5V ，F=2kHz ，Δ=70μs ）uiuo70μs70μsu c (Δ) τ0 5V 2kHz0.37u c (Δ)2. 零状态响应。
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》。
实验五 电路暂态过程的实验研究
实验五 电路暂态过程的实验研究一、实验目的1. 测定RC 一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数的测定方法。
3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4. 学习使用multisim 软件进行电路仿真。
二、原理说明1. 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τ。
2. 时间常数τ的测定方法 图5-1(a)所示电路用示波器测得零输入响应的波形如图5-1(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知 u c ＝Ee -t/RC＝Ee -t /τ当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368E, 此时所对应的时间就等于τ亦可用零状态响应波形增长到0.632E 所对应的时间测得，如图5-1(c)所示。
(b) 零输入响应 (a) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 5-13. 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τ＝RC «2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 端作为响应输出，如图5-2(a)所示。
这就构成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
(a) 微分电路 (b) 积分电路图5-2若将图5-2(a)中的R 与C 位置调换一下，即由 C 端作为响应输出，且当电路参数的选择满足τ＝RC »2T条件时，如图5-2(b)所示即构成积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激磁下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率，当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。
在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。
过阻尼、临界阻尼 欠阻尼三、实验设备四、实验内容实验线路板的结构如图5-3所示，认清R 、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。
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
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。
一阶电路暂态过程的研究
一、仿真实验数据
1、搭出测试电路图；
RC 一阶电路充放电过程
微分电路 积分电路
XSC1
F
XSC2
XSC20.1µF
2、记录仿真数据；
RC一阶电路的充放电过程
微分电路
积分电路
二、真实实验数据
1、画出实验电路；
2、记录原始真实实验数据；
三、实验数据分析
1、按指导书中实验报告的要求用图表或曲线对实验数据处理；
2、用相应定理或公式对实验结果做出判断。
四、回答问题
1、回答指导书中要求回答的问题；
2、实验过程的注意事项。
五、实验小结
1、自己的体会，包括成功或失败的实验
经验；
1．遇到故障或出现问题的处理方法。
2．针对该实验的具体建议，例如实验的参数如何设置更合理、实验内容的难易
程度是否合适等。
一阶电路的暂态响应实验报告
信号与系统实验报告学院：电子信息与电气工程学院班级: 13级电信<1>班学号: *************:***实验四一阶电路的暂态响应一、实验目的1、研究一阶电路零状态、零输入响应和全相应的的变化规律和特点。
2．学习用示波器测定电路时间常数的方法，了解时间参数对时间常数的影响。
3．掌握微分电路与积分电路的基本概念和测试方法。
4、掌握一阶电路暂态响应的原理；5、观测一阶电路的时间常数τ对电路暂态过程的影响。
二、一阶电路暂态响应概念和意义：（一）、一阶电路暂态响应的感念和物理意义1、RC一阶电路的零状态响应：就是，在RC电路中，当电容上的电压u C＝0时，电路处于零状态，当电源通过R向电容C充电，u C（t）称为零状态响应。
当u C上升到所需要的时间称为时间常数。
2、RC一阶电路的零输入响应当u C上的电压稳定后，使电容C通过R放电，Uc（t）称为零输入响应。
当u C下降到所需要的时间称为时间常数，。
本实验研究的暂态响应主要是指系统的零状态电压响应。
一阶电路的零状态响应，是系统在无初始储能或状态为零情况下，仅由外加激励源引起的响应。
3、RL和RC电路的时间常数的物理意义是：RL：电感的电流减小到原来的1/e需要的时间。
RC：电容的电压减小到原来的1/e需要的时间。
RC电路中,若时间常数远大于方波周期,用示波器在C两端看到的将是幅值非常小的三角波，而R两端几乎就是方波。
R或C增大，电路的响应时间延长。
4、微分电路和积分电路在方波信号uS作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数远远小于方波周期T的条件时，电阻两端（输出）的电压UR 与方波输入信号uS呈微分关系，该电路称为微分电路。
当满足电路时间常数远远大于方波周期T的条件时，电容C两端（输出）的电压uC 与方波输入信号uS呈积分关系，该电路称为积分电路。
就是说： RC电路中，从R两端得到的电压变化曲线是微分曲线，从C两端得到的电压变化曲线是积分曲线。
【精品】一阶动态电路暂态过程的研究
【关键字】精品一阶动态电路暂态过程的研究一、实验目的1．研究一阶电路方波响应的变化规律和特点。
2．学习用示波器测定电路时间常数的方法。
3．掌握微分电路与积分电路的测试方法。
二、实验原理1．电路换路后无外加独立电源，仅由电路中动态元件初始储能而产生的响应称为零输入响应。
若电路的初始储能为零，仅由外加独立电源作用所产生的响应称为零状态响应。
2．动态电路的过度过程是十分短暂的单次变化过程，用一般的双踪示波器观察电路的过度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，我们利用信号源输出的方波来模拟阶跃激励信号，即方波的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。
只要选择方波的半个周期大于被测电路时间常数的3~5倍，电路在这样方波序列信号的作用下，它的影响和直流电源接通与断开的过度过程是相同的。
3．微分电路和积分电路是一阶电路较典型的电路。
在方波激励下，当电路元件参数和输入信号的周期满足一定的要求时，构成输出电压波形和输入电压波形之间的特定（微分或积分）关系。
图1 微分电路如图1所示RC电路，由R端作为响应输出，输入信号uS（t）如图2所示，方波重复周期为T ，若满足时，此时电路的输出电压与输入信号近似成微分关系，即此电路称为微分电路，其响应波形为正负尖脉冲如图3。
图2 微分电路输入波形图3 微分电路输出波形图4 积分电路图5 积分电路输出波形若将图1中的R与C位置调换，由C端作为响应输出，且满足时，即构成积分电路，如图4，此时电路的输出电压与输入信号近似成积分关系，即输出端得到近似三角波的电压，如图5所示。
三、实验仪器1．YB4325型双踪示波器2．YB1602P型功率函数信号发生器3．XK-DGD型电路分析实验箱四、实验步骤1．给定方波作为输入信号，其参数为：峰-峰值3V，频率为50HZ，根据微分电路的性质，使其输出为尖脉冲波形。
2．输入信号与任务1相同，根据积分电路的性质，使其输出为三角脉冲波形。
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实验报告 系别 班级
学号 姓名 课程名称 电路原理 实验日期
实验名称 实验五 一阶电路暂态过程研究
成绩 实验目的：1.研究RC 一阶电路的零输入、零状态响应；
2.学会时间常数测量方法；
3.观察时间常数对波形的影响；
实验原理：一阶电路:仅含一个储能元件的线性的电路,且由一阶微分方程描述,称为线性一阶电路。
零输入响应：电路无激励，仅由动态元件初始储能产生的响应称为零输入响应。
零状态响应：电路无初始储能，仅由激励产生的响应称为零状态响应。
用RC 串联电路作为一阶电路，观测零输入和零状态响应。
RC 一阶电路零输入响应：τt C e U u -=0
RC 一阶电路零状态响应：⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=-τt s C e
U u 1 τ=RC 为电路时间常数。
实验内容：
1．实验电路
一阶电路如图5-1所示
图5-1 RC 一阶电路接线图
t=0时，开关指向位置2，此时为零状态响应。
电路处于稳态后，再将开关指向位置3，此时为零输入响应。
2.测试一阶电路动态响应波形
（1）测试一阶电路零状态响应波形
打开示波器面板，将开关接至位置2，用示波器观察到零状态响应波形如图5-2所示。
图5-2 RC一阶电路零状态响应波形
（2）测试一阶电路零输入响应波形
打开示波器面板，将开关接至位置2，电容充电达到稳态后，将开关再指向位置3，用示波器观察到零状态响应波形如图5-3所示。
图5-3 RC一阶电路零输入响应波形
3.测量一阶电路时间常数τ
（1）用示波器测试RC一阶电路零状态响应波形，出现零状态响应波形后，按“暂停”按钮，将两个探针1、2分别移至输出波形的0值和6.32V，读出两个探针时间间隔，即为时间常数τ。
（2）用示波器测试RC一阶电路零输入响应波形，出现零输入响应波形后，按“暂停”按钮，将两个探针1、2分别移至输出波形的10 V和3.68V，读出两个探针时间间隔，即为时间常数τ。
两次测量值应相同。
4.观察RC一阶电路在矩形波信号激励下的响应
将直流电源换为函数发生器，电阻换成可变电阻或电容换成可变电容，如图5-4所示，设置函数信号发生器输出2Vp/1kHz的方波，用示波器测试输入输出波形。
调节R或C，观察波形变化情况，记录波形变化。
图5-4 RC一阶电路波形测试
思考题
1.电路参数变化时对响应有何影响？
2.用示波器观察RC电路的零输入响应和零状态响应时，激励可以采用什么波形？
实验总结：。