《RC串联电路的暂态过程研究》实验指导(最新版)
数计学院大学物理实验要求：实验10.1 RC串联电路的暂态过程研究
实验10.1 RC串联电路的暂态过程研究
(4#206室)
一实验目的：
1.通过对RC串联电路暂态过程的研究，加深对电容特性的认识。
掌握时
间常数τ的意义及测量方法。
2.进一步熟悉电子示波器的使用。
二实验电路：
1．RC暂态实验电路见教材P230图5-10-1。
三实验内容及要求：
１.RC电路暂态过程的观察。
选择方波信号频率为1KH
Z
，取不同的时间常数τ（固定C值，每隔500Ω
变化R一次）观察5个U
C 和U
R
（i）的波形，用坐标纸画下对应的波形，
并分析波形变化规律。
2.测量时间常数τ。
选择刚好充电饱和（波形峰值为E）的波形，从u
y
（格数）--t曲线上测8—10点，用作图法算出时间常数τ，并与理论值比较。
四实验报告写作提示
1.请按报告写作规范进行写作。
2.实验原理涉及的主要内容为：RC电路图和简单介绍；RC充放电过程电容、
电阻的电压随时间变化公式（不要求推导）、变化曲线和简要分析；时间
常数τ概念和求法；实验电路图；过饱和、刚好饱和和不饱和概念和波
形。
)-t
3.数据处理要求：分析三种波形区别。
在刚好饱和情况下，作出ln(E-u
C 直线并求出时间常数τ（重点！）。
五作业：
τ值的物理意义是什么，如何测量RC串联电路的τ值？。
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。
实验三 RLC串联电路的暂态过程实验报告
实验三RLC串联电路的暂态过程实验报告14级软件工程班候梅洁14047021【实验目的】1.用存储示波器观察RC，RL电路的暂态过程，理解电容，电感特性及电路时间常数τ的物理意义。
2.用示波器观察RLC串联电路的暂态过程，理解阻尼振动规律。
3.进一步熟悉使用示波器。
【实验仪器】电感箱、电容箱、电阻箱、函数信号发生器、示波器、导线等。
【实验原理】在阶跃电压作用下，RLC串联电路由一个平衡态跳变到另一平衡态的转变过程，这一转变过程称为暂态过程。
暂态过程期间，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。
电路如图所示：【实验结果与分析】1.观测U c波形时：方波信号500Hz输出；分别取：第一组R=1000ῼ，C=0.5uF，第二组R=500ῼ，C=0.2uF；用示波器观测波形后，我们在坐标纸上绘制了U、U c、UR的波形图，从图中可以看到：U、UR、U c三者周期、相位均相同。
且UR=U-U c。
U、U c都是呈指数型变化的，然而U比U c变化的缓一些。
在阶跃电压的作用，U c是渐变接近新的平衡值，而不是跃变，这是由于电筒C储能元件，在暂态过程中不能跃变。
而UR变化幅度很大，理论上，UR的峰值应该是是U的峰值的两倍，因为开关接1时，给电容正向充电时，R两端的电压为E，当反向电容放时，R两端电压为-E，两者之差为2E，就是UR的峰值。
而事实上，我们看到的波形图中UR的峰值小于2U，这可能是由于：（1）电阻内部有损耗、欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大．故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和.（2）数字示波器记录的数据精确度有限造成误差。
（3）数字示波器系统存在内部系统误差。
（4）外界扰动信号会对示波器产生影响。
（5）电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差。
（6）电源电压不稳定.2.测量RC串联电路的时间常数：我们取一个峰值处为t1，取与其最近的一个零点处为t2，调节示波器将t1和t2时间段的波形放大到合适大小，从光屏上测出半衰期（此时U c=E/2)t为92.0s，通过公式U c=E·e-t/τ，计算出时间常数为132.73s。
rlc电路暂态过程实验报告
rlc电路暂态过程实验报告实验目的：通过实验观察RLC电路的暂态过程，了解电路中电感、电容和电阻的作用。
实验原理：RLC电路是由电感、电容和电阻组成的串联电路。
在电路中加入直流电源后，电路中的电流和电压会随着时间的变化而发生变化，这种变化过程称为暂态过程。
在暂态过程中，电路中的电流和电压会经历一定的变化过程，最终趋于稳定。
实验装置：实验中使用的装置包括直流电源、电感、电容和电阻等元件，以及示波器、万用表等测量仪器。
实验步骤：1. 将电感、电容和电阻按照串联电路的连接方式连接好，并接入直流电源。
2. 使用示波器观察电路中电流和电压随时间的变化情况。
3. 测量电路中电流和电压的大小，并记录下相应的数据。
实验结果与分析：在实验中观察到，当电路中加入直流电源后，电流和电压会随着时间的变化而发生变化。
首先，电路中的电流和电压会出现瞬态过程，即在刚接通电源时，电流和电压会迅速增大，然后逐渐趋于稳定。
这是由于电感和电容的作用，在电路刚接通电源时，会出现电感和电容的充电和放电过程，导致电流和电压的变化。
通过测量和观察实验数据，可以得出电路中电感、电容和电阻的作用。
电感在电路刚接通电源时会抵抗电流的变化，导致电流变化缓慢；电容则会导致电压的变化缓慢；而电阻则会影响电路中电流和电压的大小。
结论：通过实验观察RLC电路的暂态过程，我们了解了电感、电容和电阻在电路中的作用。
在电路中加入直流电源后，电路中的电流和电压会经历一定的变化过程，最终趋于稳定。
这些变化过程是由电感、电容和电阻共同作用的结果。
通过实验，我们对RLC电路的暂态过程有了更深入的了解。
rc电路暂态过程实验报告
实验 1.3 RC 电路的暂态过程实验 1.3.1 硬件实验1. 实验目的（1） 研究一阶 RC 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。
（2） 学习用示波器观察在方波激励下，RC 电路参数对电路输出波形的影响。
2. 实验预习要求（1） 分别计算图 1.3.1 ~ 1.3.3 中，电容电压在 t = τ时的 u C (τ)及电路时间常数τ的理论值，填入表 1.3.1 ~ 1.3.4 中。
（2） 掌握微分电路和积分电路的条件。
3. 实验仪器和设备序号 名 称型 号 数 量 1 电路原理实验箱 TPE -DG1IBIT 1 台 2 可跟踪直流稳压电源 SS3323 1 台 3 数字式万用表 VC9802A+ 1 块 4 双通道函数发生器 DG 1022 1 台 5数字示波器DS1052E1 台4. 实验内容及要求（1） 测绘 u C ( t )的零输入响应曲线按图 1.3.1 连接电路，元件参数为 R = 10 k Ω r = 100 Ω，C = 3300 μF ，U S 由 SS3323 型直流稳压电源提供。
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下负），否则易造成电容损坏。
R图 1.3.1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 C 上电压 u C ，使其初始值为 10 V 。
打开开关 S ，电容 C 开始放电过程。
在 C 开始放电的同时，按表 1.3.1 给出的电压用手表计时，将测量的时间值记入表 1.3.1。
再将 u C (τ) 对应的时间（此数值即为时间常数τ1）记入表 1.3.2 中。
注意：a) 用万用表直流电压档测量 u C ，用手表计时。
b) 因放电过程开始时较快，建议测量零输入响应的过程分几次进行计时。
将电阻换为 R = 5.6 k Ω，C 不变，测量 u C (τ) 对应的时间τ2，记入表1.3.2。
实验串联电路暂态过程的观测专题研究
实验十三 RLC 串联电路暂态过程旳观测研究【实验目旳】理解RC 串联电路旳暂态过程，加深对电容特性旳结识，通过时间常数计算电容值。
【实验仪器】电容、电阻箱、电源等。
【实验原理】RC 、RL 、RLC 电路在接通和断开电流电源旳瞬间，电路从一种稳定状态转变到另一种稳定状态旳过程，称为暂态过程。
本实验研究暂态过程中旳电压与电流旳变化规律。
1．RC 电路旳暂态过程图1是一种RC 串联电路，当开关K 合向“1”时，电源E 通过电阻R 对电容C 充电。
在电容C 充电后，把开关K 从“1”扳向“2”，电容C 将通过电阻R 放电。
这两个过程都是RC 电路旳暂态过程。
根据图1，可以列出电容器充放电过程旳电路方程：充电时：+=C iR U E ；放电时：0+=C iR U 。
(1)电容器上旳电压与积累在电容器极板上旳电荷Q 之间旳关系为1d ==⎰C Q U i t C C ； 由上式可得到充放电电流为d d =CU i C t；…………………………………… （2） 带回电路方程（1）得： 充电时：d 1d +=C C U E U t RC RC ；放电时：d 10d +=C C U U t RC。
………… （3） 由初始条件0=t ，充电时：00=C U ；放电时：0=C U E 。
得（3）式旳解为： 充电时：(1e)-=-tRCC U E ；放电时：e-=t RCC U E 。
(4)由（4）式和（2）式可得到充电时：e -=t RC E i R ；放电时：e -=-tRCE i R。
因电阻R 上旳电压U 等于电流I 乘以电阻R ，因此有EC图1充电时：e-=t RCR U E ；放电时：e-=-t RCR U E 。
总结RC 串联电路旳充放电过程可以看出：①在充放电过程中，C U 、i 及R U 均按指数规律变化。
②充放电过程旳快慢与参数R 、C 有关。
一般令=RC τ，称为时间常数，τ越大，充放电过程越慢，反之越快，如图2，其中12<ττ。
《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。
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
RLC串联电路的暂态过程实验报告
RLC 串联电路的暂态过程实验报告【实验目的】1、研究当方波电源加于RC 、RL 串联电路时产生的暂态放电曲线及用示波器测量电路半衰期的方法，加深对电容充、放电规律的认识。
2、观察当方波电源加于RLC 串联电路时产生的阻尼衰减振荡的特性及测量方法。
【试验仪器】信号发生器、双踪数字存储示波器、电阻、电感、电容、导线若干、面包板【实验原理】1. 数字示波器可以观察由信号发生器产生的波形.2. 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.充电时)1(τt c e E U --=；放电时，τtc e E U -=·.其中，τ为时间常数，且RC =τ.取对数作出相关图像拟合直线可以求得τ.3. 在由电阻R 、电容C 及电感L 组成的直流串联电路中，根据电阻R 阻值的不同，暂态过程有三种状态，即：欠阻尼、临界阻尼和过阻尼.【实验步骤】1、RC ：（1）选择合适的R 和C 值，根据时间常数，选择合适的方波频率，一般要求方波的周期T ＞10 ，这样能较完整地反映暂态过程，并且选用合适的示波器扫描速度，以完整地显示暂态过程。
（2）把方波信号发生器、电阻R 、电容C ，示波器按图1接线。
（2）选取不同的电阻R ，观察UC 的波形。
并记录二组电阻和电容取不同值时UC 的波形（可拍照反映其差别）。
（4）测量相应的二组半衰期T1/2，求出τ和R 的实验值，并与理论值R 进行比较。
2、RLC ：（1）根据实验选用的电容和电感的值，算出临界电阻的阻值 。
（2）按图3接线,观测欠阻尼状态和过阻尼状态下电容上Uc 的波形。
（拍照）五、实验结果临界0.022uF 10mH 2000Ω六、实验分析示波器要选择合适的扫描速率档位和衰减档位，以显示恰当的波形。
使用双踪示波器要正确接线，注意两通道的接地点应该位于线路的同一点，否则会引起部分电路短路。
接线时要注意信号源和示波器共地。
若图像有分叉、平移或跳动现象，请调节“释抑”和“电平”开关使之稳定误差分析：1. 欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大．故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和,故实际测出的时间常数会偏小.2. 数字示波器记录的数据精确度有限，例如对于RC电路，R=1kΩ的情况，时间的最小精度为0.000004s，电压的最小精度为0.004v；且有时无法显示细微的区别，可能会出现多个时间对应同一个电压值的情况.3. 数字示波器系统存在内部系统误差.4. 外界扰动信号会对示波器产生影响.5. 电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差，例如定值电阻阻值可能变大.6. 电源电压不稳定.。
《RLC电路的稳态特性研究》实验内容(最新版)
《RLC 电路的稳态特性研究》实验内容1、根据给出的U SPP =1.00V 、R=10Ω或51Ω、L=10mH 、C=0.01μF 数值，计算f 0 = ，U RPP0= ，I PP0= ， U C0= ， Q= ， (实验前预习做好)； 2、根测量电路原理图，搭接测量电路（要求8分钟搭接完）；3、幅频特性测定测量有关数据，记录于下表表一 幅频特性测量 U SPP =1.00V ，R=10Ω，L=10mH ，C=0.01μF f /KHz f 1 f 0 f 2 U RPP /mV 0.707U RPP0U RPP0 0.707U RPP0 I/mAIU Z S =(1)、连接好电路，把信号源输出档位选择旋钮置于10KHZ~100KHZ 正弦档位，打开信号源电源和示波器开关，调节示波器，以显示稳定的信号源和U R 上波形，按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 1→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后，在示波器显示屏下方显示信号源输出正弦电压峰峰值，调信号源输出幅值使()V u PP 00.11=，并保持不变（用示波器CH1通道监测）（2），按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 2→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后，在示波器显示屏下方电阻R 两端正弦电压峰峰值 ()###2=PP u ，并保持不变（用示波器CH1通道监测），（3）、调节输入信号频率（根据预习时计算的谐振频率理论计算值做参考来调节电路谐振），使()###2=PP u 达到最大（用示波器CH2通道观测），记录这时的谐振频率值f 0，再测量谐振频率值下的U RPP0值；（4）根据上面测出的U RPP0值，计算0.707 U RPP0的值，调节输入信号频率，使()RPP PP U u 707.02=,找出相应的通频带的下限频率f 1和上限频率f 2值，记录下来；（5）调节输入信号频率，再接着测量谐振频率值f 0两旁其它不同频率值下（间隔kHZ f 1≈∆）的U RPP 值。
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串联电路暂态过程的研究
RCL 串联电路暂态过程的研究张子卓大连大学环化学院 化工10级指导教师：戚非摘要：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。
关键词：暂态；电路；电流、电压；1. 实验部分1.1实验目的1．研究RC 串联电路的暂态特性。
2．研究RL 串联电路的暂态特性。
3．研究RCL 串联电路的暂态特性。
（1）阻尼振荡状态的观测（2）观察临界阻尼状态和过阻尼状态1.2实验原理1．RC 串联电路的暂态过程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1所示的电路图，当K 与“1”接通时，其充电方程为： q iR E C+= （1） 或写成 dq q R E dt C+= （2）图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（2）的解/(1)t q Q e τ-=- （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（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-==- （4）/t R dq U REe dt τ-== （5） 当K 与“0”接通时，放电方程为：10dq R q dt C+= （6） 根据初始条件 (0)q Q EC ==，可以得到/t q Q e τ-= （a ）/t C U E e τ-= （b ）/t R U E e τ-=- （c ） 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。
串联电路暂态实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解串联电路中电阻、电容、电感元件的暂态特性；2. 掌握串联电路暂态过程的实验方法及数据分析方法；3. 熟悉数字示波器的使用，观察电路暂态过程中的波形变化；4. 比较理论计算值与实验测量值，分析实验误差。
二、实验原理串联电路暂态过程是指电路中电阻、电容、电感元件在接通或断开电源后，电路中电流和电压随时间变化的规律。
在暂态过程中，电容和电感元件具有储能和释放能量的特性。
根据电路元件的特性，串联电路暂态过程可分为RC暂态过程和RL暂态过程。
1. RC暂态过程：当电源接通后，电容充电，电压逐渐增大；当电源断开时，电容放电，电压逐渐减小。
电容充电和放电过程均呈指数规律。
2. RL暂态过程：当电源接通后，电感电流逐渐增大；当电源断开时，电感电流逐渐减小。
电感电流增大和减小过程均呈指数规律。
三、实验仪器与设备1. 数字示波器：用于观察电路暂态过程中的波形变化；2. 函数信号发生器：提供稳态电源；3. 电阻箱、电容箱、电感箱：用于组成串联电路；4. 导线：连接电路元件；5. 计时器：测量暂态过程持续时间。
四、实验步骤1. 按照电路图连接RC串联电路，将电阻、电容、电感元件分别接入电路；2. 打开函数信号发生器，输出稳态电源；3. 使用数字示波器观察电容充电和放电过程中的电压波形，记录波形数据；4. 使用计时器测量电容充电和放电过程的时间；5. 重复步骤1-4，分别进行RL串联电路的暂态过程实验；6. 计算理论值与实验测量值之间的误差。
五、实验数据及结果分析1. RC暂态过程实验数据：（1）电阻R=100Ω，电容C=100μF，电源电压U=10V；（2）电容充电时间t1=0.1s，放电时间t2=0.3s；（3）理论时间常数τ=RC=10μs，实验时间常数τ=0.4s；（4）实验误差=|τ-τ实验|/τ实验=0.6。
2. RL暂态过程实验数据：（1）电阻R=100Ω，电感L=100mH，电源电压U=10V；（2）电感电流增大时间t1=0.1s，减小时间t2=0.3s；（3）理论时间常数τ=L/R=1ms，实验时间常数τ=0.4s；（4）实验误差=|τ-τ实验|/τ实验=0.6。
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
RC电路暂态过程研究一、内容概括本文《RC电路暂态过程研究》主要探讨了RC电路在暂态过程中的行为特性及其相关机制。
文章首先介绍了RC电路的基本概念、构成及其在实际应用中的重要性。
详细阐述了暂态过程的定义、产生原因以及基本特征，为后续研究提供了理论基础。
文章深入分析了RC电路暂态过程的物理机制，包括电阻（R）和电容（C）在电路中的作用，以及它们如何影响电流和电压的暂态变化。
文章还讨论了电路参数如电阻和电容值的变化对暂态过程的影响，进一步揭示了暂态过程的内在规律。
文章通过理论分析和实验验证相结合的方法，研究了RC电路暂态过程的响应特性，包括稳态响应和动态响应。
通过对比实验结果和理论预测，验证了理论模型的准确性和实用性。
文章总结了RC电路暂态过程研究的主要成果，指出了研究中存在的问题和不足，并对未来的研究方向提出了建议。
文章旨在加深对RC电路暂态过程的理解，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
1. 介绍RC电路暂态过程的重要性和应用领域。
RC电路暂态过程作为电路分析中的一个重要领域，具有广泛的应用背景和实际价值。
本文将详细介绍RC电路暂态过程的重要性和应用领域。
从RC电路的基本性质出发，暂态过程是指电路从一个稳态过渡到另一个稳态的过程。
在这个过程中，电路的电压和电流会随时间发生变化，而这种变化规律的掌握对于理解和分析电路至关重要。
研究RC电路的暂态过程有助于深化对电路原理的认识。
接下来是RC电路暂态过程的重要性。
在现代电子技术和电气工程领域，RC电路作为基础的电路类型之一，其暂态过程的研究对于电路设计、性能优化以及故障分析等方面具有极其重要的意义。
在信号处理、滤波器设计、振荡器、放大器反馈回路等领域，RC电路的暂态过程直接影响到电路的性能和稳定性。
深入研究RC电路的暂态过程对于提高电路设计和应用的水平至关重要。
RC电路的暂态过程在诸多实际应用领域有着广泛的应用。
在通信系统中，RC电路用于信号的滤波和整形；在电子设备的电源管理中，RC电路用于去噪和稳定电压；在自动控制系统中，RC电路作为定时和延时元件，实现控制信号的稳定传输。
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。
《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。
RLC暂态实验要求
RLC电路的暂态过程研究
实验仪器
1052E型数字示波器, 信号发生器, 直流电源, 标准电容, 电感, 电阻, 开关, 联线
实验内容
1.1052E型数字示波器的使用熟悉数字示波器的使用, 利用数字示波器观察不同波形（方波, 正弦波, 三角波等）, 熟悉触发系统的设置以及数据的存储方式。
2.RC串联电路的暂态特性的研究
（1）按照图1连线, 取E=5V, C=1.0(F , 电阻分别取R=1K(和R=10K(, 示波器触发方式选择“单次”, 观察并存储波形；
3.RLC串联电路的暂态特性
（1）按照图2连线, 取E=5V, C=1.0(F , L=10mH, 示波器触发方式选择“单次”, 改变电阻值, 通过示波器观察电路的欠阻尼（阻尼振荡）、阻尼和临界阻尼三种状态的波形, 并存储波形；
（2）R=10(, 用对数衰减的方法测定RLC衰减振荡的时间常数(。
（按教材P191上介绍的方法）
注意事项
1、接线时注意元器件的正负极, 注意各元件顺序不要弄颠倒；注意示波器探头及电源红、
黑端连接。
2、触发方式选择“单次”；
预习思考题
1、RC实验中为什么要改变电阻值来观察波形？
2、RLC电路三种状态的意义, 当R—>0时波形是什么样的？
3、如何确定RLC电路临界阻尼的波形？
什么叫累积法测周期？
课后作业题:
能用RC电路将方波转化成尖脉冲输出吗？从哪个元件上选输出？画出电路图及输入输出端波形。
图1 图2。
- 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)。
《RC 串联电路的暂态过程研究》实验内容
1．RC 电路暂态过程的观测
实验中用方波发生器代替了直流电源和电键。
用示波器观察电容器的波形，在方波电压值为U 0的半个周期时间内，电源对电容器C 充电，而在方波电压为零的半个周期内，电容器内电荷通过电阻R 放电。
充放电过程如图所示。
（1）把方波信号发生器Hz f 500=、可变电阻R=0~5K Ω、电容C=0.1μF ，示波器按图接线。
（2）调节可调电阻R ，观察C V 的波形。
（3）记录电阻R=1K Ω、电容C=0.1μF 选用合适的扫描速率档位和衰减档位，完整地显示暂态过程。
用示波器逐点测试Uc 和时间t 值,记入表中
具体方法如下：
按下cursor 按钮以显示测量菜单，光标模式选追踪；光标A 、光标B 都选测试通道，并将光标B 固定在所选参考点，移动光标A,记录所在位置的)(),(C U Y t X =∆=∆
(4)测量半衰期2
1T ，求出τ的实验值，并与理论值τ=RC 进行比较．
（4）选做：改变电阻(电容)值，观测Uc 波形，记录一完整暂态过程内的Uc 值。
（5）选做：观测RL 串联电路的暂态过程，记录一周期内的UR 值。
数据记录
一．研究不同τ值的RC 串联电路的暂态过程 1、f=500Hz(方波) R=1000Ω, C=0.1μF 。
数据处理
1、 用Excel 或其它软件作图，把不同τ值的的RC 串联电路的暂态过程作在同一图上。
测量
得：R=1000Ω C=0.1μF =2
1T
计算得：==2ln 2
1RC T 理论值
相对误差
2、 用Excel 或其它软件作图，描绘欠阻尼状态的RLC 暂态过程图。
测算2
11
2ln C C V V t t -=
实验τ，并与理论值比较。