RC串联电路暂态过程

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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电路的暂态分析

实验：R-L-C电路的暂态研究A实验原理：1 RC串联电路的暂态过程：当t=0时，方波电压u(t)从0耀变到E。

这时电路通过R对电容C充电。

由于电容两端的电压u c不能突变，上升必须经过一个充电过程。

这就是电路的暂态过程。

设电路中的充电电流为，则，因此电路回路方程是1方程1是一个微分方程。

考虑t=O时u c=0V的初始边界条件，则方程的解是：23这就是电路的充电过程，u c与i均呈指数规律变化，只是u c随时间的增加而增加；i随时间的增加而减小。

如果当u(t)从E突变为0V，这时电路处于放电过程，方程是：4考虑t=0时u C=E 的初始条件，方程的解为：56由解可以知道u c与I仍然是呈指数规律变化，u c随时间的增加而减小；i随时间的增加而减小，而且方向相反。

经研究可知。

对于RC串联电路它的充放电过程快慢均由时间常数决定，的物理含义是指：当电容上的电压从0上升到E的倍，即0.63时所需要的时间。

或者电容上的电压从E减小到E的倍，即0.36时所需要的时间。

2 RLC串联电路的暂态过程：由基而尔霍夫电路定律可以知道；7即 8因为u(t)是一方波信号，当u(t)=E时电路处于充电状态；u(t)=0V时处于放电状态。

以放电状态作为研究状态，则8式中的u(t)=0V，假设初始条件t=0 u C=E，方程按RLC取值的不同，可以成三种情况讨论：A：，电路呈阻尼振荡状态方程的解是：9其中 1011图就是振荡波形图,为了对阻尼振荡状态有明确的了解，特分析以下几个物理参数。

1）时间常数：的物理意义是代表振幅衰减快慢的程度。

被称为衰减系数，可以从波形上任找一振幅定为研究的起始量，时间定为, 振幅标号N，由9式可以知道：12设振荡周期是T，当振幅为时：13因为，因此13式可以改写成：14由12，14式可以知道：，进一步求得：152) 振荡园频率与振荡周期T：在RLC电路中，L，C都是储能元件，能量可以可逆转换，电路振荡衰减是由于存在耗能元件R，从公式11可以知道，如果将电阻R取得非常小，使，则由公式11可知：16正好是LC电路的固有频率，由于，那么周期为：173）品质因素Q：品质因素Q值的物理意义是电路中储能与每周期内耗能量之比的倍：19合并19与10式得： 20B：当时，电路处于临界阻尼状态，由11式可以知道这时，电路正好满足不振荡条件，此时衰减最快。

《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

2．设电容器被充电至最终电压（或电荷）值的一半时所需时间为 T1/2，充电电流（或 R
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

RC串联电路暂态过程

q / mC
10
1 / mA
qmax
50
I max
6
2
30
RC
0.2 0.4 0.6 0.8
10
RC
0.2 0.4 0.6
t/s
0.8
O
t/s
O
q 和 I 随 t 而变化的曲线取 R = 2000Ω, C = 100 µF , q = 10mC max
实验内容
1．接线，将方波讯号输入RC电路。观察与在不同比值．接线，将方波讯号输入电路观察与TK在不同比值电路。波形的变化。时，VO波形的变化。改变值，使=RC=N·TK，N可依次取波形的变化改变R值，可依次取 0.05、0.2、2，将观察到的相应波形，按荧光屏上的坐、、，将观察到的相应VO波形波形，标网格转描与坐标纸上。在报告中对图形做理论分析。标网格转描与坐标纸上。在报告中对图形做理论分析。
ε
RC电路的暂态过程电路的暂态过程
q ε = IR+ C
I=
dq dt
分离变量
dq q ε =R + dt C dq dt = Cε − q RC
积分
∫
q
0
t dt dq =∫ Cε − q 0 RC
t − RC
整理
q = Cε(1− e ) t d q ε −RC I= = e dt R
RC电路的暂态过程电路的暂态过程
数据处理提示
1．图5中的值可按．中的R值可按求出(RC=N·)，式中可依次取可依次取0.05、0.2、中的值可按R=N/2Cf求出求出，式中N可依次取、、 2(C为0.01，f为方波频率可从方波发生器上读出。注意：R阻值中，为为方波频率可从方波发生器上读出)。阻值中，，为方波频率可从方波发生器上读出注意：阻值中除电阻箱阻值外，还应该包括方波发生器的直流内阻。除电阻箱阻值外，还应该包括方波发生器的直流内阻。 2．用示波器测定T1/2的方法基本有下述两种：．用示波器测定的方法基本有下述两种：的方法基本有下述两种 (1)用已知方波周期对X轴定标，求出分度值后计算出。如已知方用已知方波周期T对轴定标求出分度值后计算出1/2。轴定标，用已知方波周期波周期为T，它在X轴上占有小格，则此时X轴的分度值为轴上占有M小格轴的分度值为T/M；波周期为T，它在X轴上占有M小格，则此时X轴的分度值为T/M；如这段时间在X轴占小格，果T1/2这段时间在轴占小格，则这段时间在轴占m小格 (2)调节示波器扫描时间旋钮，将微调旋钮顺时针旋到cal位置，选取调节示波器扫描时间旋钮，将微调旋钮顺时针旋到位置位置，调节示波器扫描时间旋钮适当时标档级，用触发扫描方式调节待测波形，读取该波形在适当时标档级，用触发扫描方式调节待测波形，读取该波形在T1/2时时间内X坐标轴上的格数，把它乘上时标档级，即得的时间。间内坐标轴上的格数，把它乘上时标档级，即得T1/2的时间。坐标轴上的格数的时间例如选用时标档级为10，数得该波形在时间内X坐标轴上的格数例如选用时标档级为，数得该波形在T1/2时间内坐标轴上的格数时间内为4.0格格 T1/2=10×4.0格 × 格

实验二十rlc串联电路的暂态过程

实验二十 RLC 串联电路的暂态过程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。

【实验目的】1．研究RC 串联电路的暂态特性。

2．研究RLC 串联电路的暂态特性。

3．加深R 、L 和C 各元件在电路中的作用。

【预习重点】1．RC 电路、RLC 电路的暂态特性。

2．电阻、电容元件的功能。

3．示波器的原理和使用方法。

【实验原理】1．RC 串联电路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20-1所示的电路图，当K 与“1”接通时，其充电方程为： q iR E C+= （20.1）或写成 dq q R E dt C+= （20.2）图20-1 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（20.2）的解/(1)t q Q e τ-=- （20.3）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（20.3）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-==- （20.4）/t R dq U REe dt τ-== （20.5）当K 与“0”接通时，放电方程为：10dq R q dt C+= （20.6）根据初始条件 (0)q Q EC ==，可以得到/t q Q e τ-= （20.7）/t C U E e τ-= （20.8）/t R U E e τ-=- （20.9）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。

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。

RC电路的暂态

3、电源通过电阻对电容器的充电过程中，电容器两端电压按指数规律上升，充电电流按指数规律下降。（）
4、已充电的电容器通过电阻放电的过程中，电容器两端电压按指数规律下降，放电电流的绝对值按指数规律增加。（）
（三）、分析题：
1、如图示，S突然闭合上瞬间电流i为多少？电路的时间常数τ为多少？
2、如图示，S断开瞬间电流i为多少？电路的时间常数τ为多少？
3、如图所示，求（1）开关S突然从1接到2瞬间，电容器两端电压Uc和电流ic.（2）当开关S接到2达到稳定时，电容器两端电压Uc和电流ic.
解：S打在1稳定时，Uc= E1, iC=0.
（1）、S由1打到2瞬间，U c=E1
则icR+Uc+E2=0
(2)、S打在2稳定时，Uc=-E2，iC=0.
4、如图所示，求开关S闭合瞬间电流i的值。V，求总电容量及电路最大安全电压。
(2)、RC串联电路的短接
S由1变到2时构成放电电路，uR+uC=0
分析：t=0+(S闭合的瞬间)，uc=E, uR=-E，ic=-E/R
t↑时（暂态），uc↓，uR↑, ic↓
t=∞时（稳态），uc=0, uR=0 , ic=0
(3)、时间常数τ=RC（秒），
τ越大，暂态过程越长；τ越小，暂态过程越短。
总结：a.电容器能储存电荷，隔直流通交流。
b、电容器两端的电压不能突变，即将uc(0+)=uc(0-);稳态时直流电流ic=0.
C、未充电的电容器在刚接通直流电源时相当于短路，在充满电时相当于开路。
d、电容器在暂态过程中，电压、电流均按指数规律上升或下降。
E、一般取t=5τ时暂态基本结束。
三、例题解析：
3、电容器充电和放电时的电压和电流按（）变化。充放电的快慢由（）来衡量，一般认为t=（）时充放电过程结束。

RC串联直流暂态充电电路充电过程

3.RC放電時之總電流i(t)
8-2 RL串聯直流暫態電路實驗
一、RL串聯直流暫態充電電路
充電過程：當t＝0時（電感器可視為開路）： (1).VL(t)=E (2).VR(t)=0 (3).I(t)=0 當0＜t＜5 時 ( 為充電時間常數， L )：
(1). VL (t ) E e (2). VR (t ) I (t ) R E (1 e Rt E (3). I (t ) (1 e L ) R 當t＞5 時（電感器可視為短路）：
章目錄
一、RC串聯直流暫態充電電路
充電過程：當 t＝ 0時（電容器可視為短路）： E (1).VC(t)=0 (2).VR(t)=E (3). I (t )
t RC
當0＜t＜5 時 ( 為充電時間常數， R C ）： (1). VC (t ) E (1 e ) (2).VR (t ) I (t ) R E e
t RC
) (2).VR (t ) I (t ) R E e
t RC
當t＞5 時 (電容的能量完全釋放完畢)： (1).VC(t)=0 (2).VR(t)=0 (3). I (t ) 0
放電特性曲線： 1.RC放電時之電容器電壓vC(t)：
2.RC放電時之電阻器電壓vR(t)：
R L 當0＜t＜5 時 ( 為充電時間常數， )： Rt R Rt (1). VL (t ) E e L (2). VR (t ) E e L Rt E (3). I (t ) e L R
當t＞5 時（電感的磁場能量完全釋放完畢）：
(1).VL(t)=0 (2).VR(t)=0 (3). I (t ) 0

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。

RLC串联电路的暂态过程研究

实验六RLC串联电路的暂态过程研究（综合性）
（参阅课本P288-301及自编讲义）
实验目的
1.通过RLC串联电路暂态过程的研究, 加深对电容、电感特性的认识；
2.认识RLC串联电路的阻尼振荡现象。

3.进一步熟悉示波器的使用
仪器和用具
示波器、方波源、无感电阻箱、电容箱、标准电感等
实验内容及要求
１、RC电路暂态过程的观察图6-1
电路如图6-1所示, 选择正弦波信号的频率为500HZ, 取不同的时间常数τ（RC）在示波器上观察三种UC和UR（i）的波形, 用坐标纸画下三种时间常数下的波形, 并分析波形变化规律。

从上述观测中选一种波形, 从荧光屏上查出其半衰期t, 求出时间常量再和RC(τ)值相比较。

2.RL电路暂态过程的观测
参照RC电路暂态过程的观测方法, 观察不同RL的电流i波形并描绘。

3.RLC电路暂态过程的观察
电路如图6-2所示, 电阻R从0开始逐渐增加时, 观察波形出现的几种情况, 要求:
ａ、在坐标纸上描出三种状态Uc —t的曲线, 找出R值大小与曲线的关系。

图6-2
ｂ、测出临界电阻, 并与理论值进行比较, 说明两者产生差异的原因。

c、测量欠阻尼振荡周期T
d、测量欠阻尼振荡的时间常量
思考题
1.τ值的物理意义是什么, 如何测量RC串联电路的τ值？
2、如果要测量RLC串联电路中的UL和UR, 电路该怎样连接？。

RC串联电路的暂态过程基本原理介绍

RC 串联电路的暂态过程基本原理介绍
RC 串联电路的特点：由于有电容存在不能流过直流电流，电阻和电容都对电流存在阻碍作用，其总阻抗由电阻和容抗确定，总阻抗随频率变化而变化。

RC 串联有一个转折频率：f0=1/2πR1C1当输入信号频率大于f0 时，整个RC 串联电路总的阻抗基本不变了，其大小等于R1。

RC 串联电路的暂态过程基本原理
RC 电路的特点是充放点过程按指数函数规律进行的。

1．充电过程
在图1 的电路中，当K 扳向“1”的瞬间，电容器尚未积累电荷，此时电动
势E 全部降落在R 上最大的充电电流为IO=E/R；随着电容器电荷的积累，VO 增大，R 两端的电压VR 减小，充电电流i 跟着减小，着又反过来使VO 的增长率变的缓慢；直至VO 等于E 时，充电过程才终止，电路达到稳定状态。

在这过程中，电路方程为：
从（3）式可见，Q 和VO 是随时间t 按指数函数的规律增长的，函数的。

R_L_C串联电路的暂态特性

R 、L 、C 串联电路的暂态特性实验实验目的1. 通过对RC 和RL 电路暂态过程的学习，加深对电容和电感特性的认识。

2. 考察与研究RLC 串联电路暂态过程的三种状态。

3. 学习使用方波信号与双踪示波器，显示暂态信号。

实验原理1. RC 电路的暂态过程：RC 电路的暂态过程也就是RC 电路的充电过程。

在图1所示的电路中，开关K 拨向1后，接通电源，电源E 便通过电路对电容器C 进行充电，电容器上的电荷q 逐渐积累，电容两端的电压C U 便增加，同时电阻两端的电压C R U E U -=随之减小。

当电容上电压充电到E ，将开关K 由1很快拨向2，电容器C 已带有电荷q ，而电容上电压CqU c =，所以电容上的电荷通过R 开始放电，C U 减小至零。

充电过程：K 置1充电过程，电路方程是： iR CqE +=（1）将电流dt dq i =代入（1）式：充电方程： dtdqR C q E += （2）满足初始条件t=0，00=q 方程（2）的解： )1()(RC t e CE t q --=)1()()(RC t C e E C t q t U --==RC t e REt I -⋅=)( （3）放电过程：当K 从1很快换向2，电路方程： 0=+iR Cq（4）将电流dt dq i =代入（4）：放电方程： 0=+dtdqR C q （5）满足初始条件t=0，CE q =0 ，方程（5）的解：RC t CEe t q -=)(RC t C e E C t q t U -⋅==)()( RC t e REt I -⋅-=)( （6）从以上充、放电过程各式中可知：（1） RC 电路充、放电过程相似，电容电压)(t U c 和电路电流I(t)均按指数规律变化，见图1.（2） RC 电路中，τ=RC 称为时间常数，RC 越大，充电和放电过程越慢。

它标志着电路充电变化快慢。

当τ=t 时，充电电容的电压E e E U C 632.0)1(1=-=-。

rc串联电路暂态过程研究操作要点注意事项

rc串联电路暂态过程研究操作要点注意事项
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一、研究要点：
1. 研究RC串联电路的暂态过程，包括其电压和电流的变化规律；
2. 识别RC串联电路中的时间常数，在实验中测量时间常数的变化；
3. 按照实际电路的结构绘制对应的时域分析图，观察电压、电
流及时间常数的变化规律；
二、操作要点：
1. 针对RC串联电路的分析，必须准备好相应的电路元件，如电容、电阻等；
2. 将电路元件按照串联电路的结构进行组装，采用正确的仪器
连接，并进行试验；
3. 实验电路中的元件不要更改，适当调整电路中电压源的电压
值和元件的阻值；
4. 通过实验测量电路中的电路参数，如电压、电流、时间常数，将实验数据有效的记录；
5. 将实验数据录入计算机程序，并进行时域分析，观察电路暂
态过程的变化规律；
三、注意事项：
1. 操作时一定要按照操作规程进行，以确保安全；
2. 操作时一定要留心细节，注意电压源与电路元件之间的连接；
3. 实验中需要注意功率计的接线，以免测量结果不准确；
4. 实验数据的测量精度应为0.1，实验结果应记录完整，以便统计分析；
5. 需要做好实验的记录，并将实验结果及时汇报给实验指导老师；。

《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电路暂态过程

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：RLC电路暂态过程学院：理学院专业班级：应用物理学152班学生姓名：学号：实验地点：B512 座位号：23实验时间：第三周星期五下午4点开始一、实验目的：1. 研究当方波电源加于RC 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. 了解当方波电源加于RLC 串联电路时产生的阻尼衰减振荡的特性及测量方法。

二、实验仪器：RLC 电路试验仪、存储示波器。

三、实验原理：1. RC 串联电路暂态过程a) 方波上半周期，电源E 对电容器充电由初始条件t=0时，U c =0，得到b) 方波下半周期，E=0（无电源），电容器放电再根据初始条件t=0时，U c =0，解得其中：充放电时间常数，半衰期 = 0.693τ2. RL 串联电路暂态过程与RC 串联电路进行类似分析可得，时间常数，半衰期= 0.693L R3. RLC 串联电路上半周期令β=R/2L,ω0= 1/√LC 则式可化为图1 RC 串联电路EU dtdU RC C C =+ 1⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--RC t R RC tCEeU e E U 0=+C CU dtdU RC⎪⎩⎪⎨⎧-==--RC t RRCt C Ee U EeU RC =τ2ln 2/1τ=T 图2 RC 串联电路充放电曲线图EU dtdU RC dt U d LC C CC =++22R L /=τ2ln 2/1τ=T E U dtdU dt U d C C C =++20222ωβ图 3 RL 电路Β为阻尼系数，ω0为电路的固有频率，U C|t=0=0, dU Cdt|t=0=0a)欠阻尼β2-ω2<0，U C=E-E e−βt(cosωt+βωsinωt)ω=√ω02−β2b)过阻尼β2-ω2>0，U C=E-E2re−βt{（β+γ）eγt-（β−γ）e−γt)γ=√β2−ω02c)临界阻尼β2-ω2=0，U C=E-E（1+βt）e−βt四、实验内容和步骤：1.取不同参量的RC或RL组成串联电路，测量并描绘当时间常量小于或大于方波半周期时的电容或电感上的波形，计算时间常量并与理论值比较。