RC一阶电路的过渡过程实验原理.
RC一阶电路的过渡过程实验原理.
RC一阶电路的过渡过程实验原理RC一阶电路的过渡过程实验原理类别：电子综合1．RC过渡过程是动态的单次变化过程。
要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。
只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数t，那么电路在周期性的方波脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2．图1(b)所示的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，其变化的快慢取决于电路的时间常数t。
图1 RC 一阶电路充放电过程示意图3．时间常数t的测定方法。
用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。
根据一阶微分方程的求解可知，UC=Ume-t/RC=Ume-t/t。
当t=T时，UC(T)=0.368Um。
此时，所对应的时间就等于T，亦可用零状态响应波形增加到0.632Um，所对应的时间测得，如图1(c)所示。
4．微分电路和积分电路是RC过渡过程中较为典型的电路，它对电路元件的参数和输入信号的周期都有特定的要求。
对于一个简单的RC串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足T＝RC《T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出时，则该电路就是一个微分电路，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此，如图2(a)所示。
利用微分电路可以将方波变成尖脉冲。
图２微分电路及积分电路的实验电路在图2(a)中，根据基尔霍夫电压定律及元件特性，有ui＝uc(t)＋uR(t)，而uR＝Ri(t)，i(t)=.如果电路元件R与C的参数选择满足关系uc(t)》uR(t),ui(t)≈uc(t)那么即输出电压uR(t)与输入电压ui(t)成近似微分关系。
若将图2(a)中的R与C位置调换，如图2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足t＝RC》T/2，则该RC电路称为积分电路，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。
实验5-2 一阶RC电路过渡过程的研究
+ 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
实验十五 一阶电路过渡过程的研究
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七、思考题
1、如何要用示波器观察一阶电路电阻电压 的波形，应如何接线？ 2、在RC串联电路中，如果电路的时间常 数τ=0.04s，则示波器的水平扫描速度 “S/DIV”应为多少才能看到完整的波形？
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开关S 先闭合 开关S打开时 为电容充电
2、零状态响应
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3、零输入响应
开关S先闭合，电路与直流稳压源Us=10V相接， 当开关S打开时，电容储存的电场能开始释放，即 电容放电。用示波器测UC的波形，记下响应的波 形，记录数据，并用实验的方法计算出τ的值。
开关S打开时 电容放电
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四、实验内容与要求
1、首先用示波器观察输入方波信号，调节 电压为5V，f＝0.2~2kHz，然后将信号接 人电路。用示波器观察并描绘UR和UC的 波形，并说明此波形为何波形，连线如 图。R=1kΩ C=0.1μF
CH1 示波器 CH2
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开关S先闭合，电路与直流稳压源Us＝10V相接，当开 关S打开时，为电容充电。过渡过程开始，随时间增长， 电容两端的电压Uc(t)逐渐增大，经3τ一5τ，过渡过程即 充电过程结束，电路达到稳态。用示波器测UC的波形， 记下响应的波形，记录数据，并用实验的方法计算出τ 的值。
一、实验目的
1.研究一阶网络的零状态响应和零输入响 应的基本规律及其特点 2.加深对RC电路过渡过程的理解，并观察 电路参数对响应的影响。 3.学习利用示波器观察RC电路充电、放电 的过渡过程及测定其时间常数τ的方法 。
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二、实验仪器设备
1.智能电工实验装置 1套
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。
实验六一阶RC电路的研究
实验六 一阶RC 电路的研究一、实验目的1．研究一阶RC 电路的充电和放电特性。
2．了解测定RC 电路时间常数的方法。
3．用示波器观察RC 电路的方波响应。
二、实验原理1．电路时间常数的测定方法RC 电路充放电时，其时间常数τ值的大小决定电容充电和放电的快慢。
当电路过渡过程持续时间t 为τ值的4~6倍时，可认为电路达到稳定状态，过渡过程基本结束。
实验测定τ的值，一般有以下几种方法： (1)充电时，由)1()(/τt S C eU t u --=可知，当t=τ时，S C U u 63.0=，于是在充电曲线)(t u C 上找出S C U u 63.0=的点所对应的时间即为τ值，如图6- 1(a)所示。
图6- 1 电路时间常数 τ值的测定(2)在电流曲线)(t i 上任取a 和b 两个点。
如图6-1 (b)所示。
由于a ，b 两点在曲线)(t i 上，所以a 、b 两点的坐标a[i 1，t 1]和b[i 2，t 2]满足方程τ/t S e RU i -=。
通过代换可得)/ln(2112i i t t -=τ (3)在电流曲线)(t i 上任取一点D ，过D 点作切线DF 和垂线DE ，如图6-1 (c)所示。
则次切距EF 的长度便是τ的值，即τα==tg DEEF 。
2．RC 电路的方波响应(a) (b)图6-2 微分电路（a ） (b) 图6-3 积分电路(1) 图6-2(a)是微分电路，输入电压u i 为图6-2(b)所示的矩形脉冲电压，T 为脉冲电压的周期，τ>>T 。
由于τ=RC 与T 相比小得多，电容的充放电在远小于T 的时间内即可完成。
图6-2(b)画出了电压u C 和u 0的波形，其中过渡过程的时间宽度是放大画出的。
在大多数时间内，i C u u ≈，而dtduRC R dt du Cu i C ≈⋅=0，即输入电压i u 和输出电压0u 近似成微分关系。
(2) 图6-3(a)是积分电路，输入电压i u 是周期为T 的矩形脉冲电压，τ<<T 。
简单RC 电路的过渡过程
实验六简单RC电路的过渡过程一、实验目的1.研究RC电路在零输入、阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
2.学习用示波器观察分析电路的响应。
二、原理及说明1、一阶RC电路对阶跃激励的零状态响应就是直流电源经电阻R向C充电。
对于图6-1所示的一阶电路，当t=0时开关K由位置2转到位置1，由方程：初始值： Uc(0-)=0可以得出电容电流随时间变化的规律：上述式子表明，零状态响应是输入的线性函数。
其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量。
τ越大，暂态响应所持续的时间越长，即过渡过程时间越长。
反之，τ越小，过渡过程时间越短。
图6-12、电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。
即电容器的初始电压经电阻R放电。
在图6-1中，让开关K于位置1，使初始值Uc(0-)=U，再将开关K转到位置2。
电容器放电由方程：可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：如用方波信号源激励，RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，前半周期激励作用时的响应就是零状态响应，得到电容充电曲线；而后半周期激励为0，相当于电容通过R放电，电路响应转换成零输入响应，得到电容放电曲线。
由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的图形，以便于定量分析。
充电曲线当幅值上升到最大值的63.2%和放电曲线幅值下降到初始值的36.8%所对应的时间即为一个τ，图6-2所示。
图6-2 方波激励作用下RC一阶电路电容电压波形三、实验设备1.电路实验箱2.信号发生器3.双踪示波器四、实验内容用示波器观察RC电路的方波响应。
认清实验线路板上R、C元件的布局及其标称值，个开关的通断位置等等。
按下面三中情况选取不同的Ｒ、Ｃ值1）R=10KΩ，C=1000PF 2）R=10KΩ，C=3300PF3）R=30KΩ，C=3300PF组成如图6-2所示的RC充放电电路，信号发生器的信号为方波信号，Um=3V，，将激励与响应的信号输入到示波器，测时间常数τ，观察并描绘响应波f=1KHZ形。
lin实验17知识资料一阶电路过渡过程实验
➢ 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。
一阶电路的过渡过程实验报告
实验2 一阶电路的过渡过程实验2.1 电容器的充电和放电一、实验目的1.充电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出充电电压曲线图。
2.放电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出放电电压曲线图。
3.电容器充电电流的变化为时间函数，画出充电电流曲线图。
4.电容器放电电流的变化为时间函数，画出放电电流的曲线图。
5.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。
6.研究R和C的变化对RC电路时间常数的影响。
二、实验器材双踪示波器1台信号发生器1台0.1µF和0.2µF电容各1个1KΩ和2KΩ电阻各1个三、实验步骤1.在电子平台上建立如图2-1所示的实验电路，信号发生器和示波器的设置可照图进行。
示波器屏幕上的红色曲线是信号发生器输出的方波。
信号发生器的输出电压在+5V与0之间摆动，模拟直流电压源输出+5V电压与短路。
当输出电压为+5V时电容器将通过电阻R充电。
当电压为0对地短路时，电容器将通过电阻R放电。
蓝色曲线显示电容器两端电压Vab随时间变化的情况。
在下面V-T坐标上画出电容电压Vab随时间变化的曲线图。
作图时注意区分充电电压曲线和放电电压曲线。
2.用曲线图测量RC电路的时间常数τ。
T=0.1ms3．根据图2-1所示的R,C元件值，计算RC电路的时间常数τ。
T=R*C=1000*0.0000001=0.00001s=0.1ms4．在电子工作平台上建立如图2-2所示的实验电路，信号发生器和示波器按图设置。
单击仿真电源开关，激活实验电路，进行动态分析。
示波器屏幕上的红色曲线为信号发生器输出的方波。
方波电压在+5V和0V之间摆动，模拟直流电源电压为+5V与短路。
当信号电压为+5V时，电容器通过电阻R放电。
当信号电压为0V对地短路时，电容器通过电阻R放电。
蓝色曲线表示电阻两端的电压与时间的函数关系，这个电压与电容电流成正比。
在下面的V-T坐标上画出电阻(电容电流)随时间变化的曲线图。
作图时注意区分电容的充电曲线和放电曲线。
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。
rc一阶电路的动态过程研究实验报告
rc一阶电路的动态过程研究实验报告
实验原理：RC一阶电路由电阻R和电容C组成，当电路受到外部信号刺激时，电容器内的电荷会发生变化，电压也会随之变化。
在电路刚开始受到刺激时，电容器内的电压会迅速上升，但随着时间的推移，电容器内的电压将会越来越接近于稳定值。
这种电路的动态过程可以用RC电路的响应特性来描述。
实验步骤：
1. 将电阻R和电容C按照电路图连接，连接方法为并联式连接。
2. 将信号发生器输出方波信号，并调节幅度和频率。
3. 将示波器的探头接入电路中，调节示波器的时间基准和输入放大倍数。
4. 记录电路的动态响应过程，包括电压的上升和下降过程，以及电压稳定后的波形。
5. 改变电阻和电容的数值，重复实验步骤4，比较不同参数对电路响应的影响。
实验结果：实验结果表明，RC一阶电路的动态响应过程与电阻和电容的数值有关。
当电容值较小时，电路响应较快，电容值较大时，电路响应较慢。
当电阻值较小时，电路的稳态响应较小，电阻值较大时，电路的稳态响应较大。
此外，频率和幅度的变化也会影响电路的响应特性。
在实验中，我们观察到电路响应的波形是指数衰减的，这是由RC电路的特性所决定的。
结论：通过实验研究，我们深入了解了RC一阶电路的动态响应
过程特性及其参数对电路响应的影响。
这对于工程应用和电路设计具有重要意义。
电子电路实验七 R—C一阶电路响应与研究
实验七 R —C 一阶电路响应与研究一、 实验目的1． 加深理解RC 电路过渡过程的规律及电路参数对过渡过程的理解。
2． 学会测定RC 电路的时间常数的方法。
3． 观测RC 充放电电路中电流和电容电压的波形图。
4． 阅读附录三，学习示波器的使用方法。
二、 实验原理与说明1． RC 电路的充电过程在图7-1电路中，设电容器上的初始电压为零，当开关S 向“2”闭合瞬间，由于电容电压c u 不能跃变，电路中的电流为最大，Ru i s =，此后，电容电压随时间逐渐升高，直至c u = Us ；电流随时间逐渐减小，最后0=i ；充电过程结束，充电过程中的电压c u 和电流i 均随时间按指数规律变化。
c u 和i 的数学表达式为：()()t e U t u s c --=1 式（7-1）RC t se i R U -⋅=式7-1为其电路方程，是一微分方程。
用一阶微分方程描述的电路，为一阶电路。
上述的暂态过程为电容充电过程，充电曲线如图7-2所示。
理论上要无限长的时间电容器充电才能完成，实际上当t = 5RC 时，c u 已达到99.3% Us ，充电过程已近似结束。
2． RC 电路的放电过程在图7-1电路中，若电容C 已充有电压Us ，将开关S 向“1”闭合，电容器立即对电阻R 进行放电，放电开始时的电流为R U S ，放电电流的实际方向与充电时相反，放电时的电流i 与电容电压uc 随时间均按指数规律衰减为零，电流和电压的数学表达式为：()R C t e U t u s c -= 式（7-2）t s e i R U -⋅-= 式中，Us 为电容器的初始电压。
这一暂态过程为电容放电过程，放电曲线如图7-3所示。
3． RC 电路的时间常数RC 电路的时间常数用τ表示，τ=RC ，τ的大小决定了电路充放电时间的快慢。
对充电而言，时间常数τ是电容电压c u 从零增长到63.2% Us 所需的时间；对放电而言，τ是电容电压c u 从Us 下降到36.8%Us 所需的时间。
一阶电路过渡过程实验报告
一阶电路过渡过程实验报告实验3 RC一阶电路响应研究实验报告电路与电子学实验3 RC一阶电路响应研究班级:12计师学号: 2012035144023 姓名:黄月明一、实验目的1( 加深理解RC电路过渡过程的规律及电路参数对过渡过程的理解 2( 学会测定RC电路的时间常数的方法3( 观测RC充放电电路中电阻和电容电压的波形图 4(二、实验原理与说明 1、RC电路的时间常数如图1所示。
将周期性方波电压加于RC电路，当方波电压的幅度上升为U时，相相当于一个直流电压源Us对电容C充电，当方波电图1压下降为零时，相当于电容C通过过电阻R放电。
RC电路的充电过程uc?t??Us1?eRC电路的时间常数用τ表示，τ=RC，τ的大小决定了电路充放电时间的快慢。
对充电而言，时间常数τ是电容电压uc从零增长到63.2% Us所需的时间;RC 电路的放电过程uc?t??Uset?RC，对放电而言，τ是电容电压uc从Us下降到36.8%Us所需的时间。
2、微分电路和积分电路图1的RC充放电电路中，当电源方波电压的周期T τ时，电容器充放电速很快，dudu若uc uR，uc?u，在电阻两端的电压uR=R?i ?RCc?RC，这就是说电阻两dtdt端的输出电压uR与输入电压u的微分近似成正比，此电路即称为微分电路。
当电源方波电压的周期Tτ时，电容器充放电速度很慢，又若uc uR，uR?u，111URidtudt，这就是说电容两端的输出电压ucdt = ????CRCCR与输入电压u的积分近似成正比，此电路称为积分电路。
三、实验步骤1( 时间常数的测定?t?RC?，在电阻两端的电压uc=(1) 实验线路见图1，取R=100Ω，C=1μF，f=1kHz，Us=10v，测量uc从零上升到63.2%Us所需的时间，亦即测量充电时间常数τ1;再测量uc从Us下降到36.8%Us所需的时间，亦即测量放电时间常数τ2;将τ1，τ2记入下面空格处。
(整理)一阶电路的仿真实验.
仿真实验1 RC电路的过渡过程测量一、实验目的1、观察RC电路的充放电特性曲线，了解RC电路由恒定电压源激励的充放电过程和零输入的放电过程。
2、学习并掌握EWB软件中虚拟示波器的使用和测量方法。
二、原理及说明1、充电过程当电路中含有电容元件或电感元件时，如果电路中发生换路，例如电路的开关切换、电路的结构或元件参数发生改变等，则电路进入过渡过程。
一阶RC电路的充电过程是直流电源经电阻R向C充电，就是RC电路对直流激励的零状态响应。
对于图1所示的一阶电路，当t=0时开关K由位置2转到位置1，由方程：初始值：Uc(0-)=0可以得出电容和电流随时间变化的规律：RC充电时，电容两端的电压按照指数规律上升，零状态响应是电路激励的线性函数。
其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量。
τ越大，暂态响应所待续的时间越长即过渡过程时间越长。
反之，τ越小，过渡过程的时间越短。
2、放电过程RC电路的放电过程是电容器的初始电压经电阻R放电，此时电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即为零输入响应。
在图1中，让开关K于位置1，使初始值Uc(0-)=U S，再将开关K转到位置2。
电容放电由方程，可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：三、实验内容1、RC电路充电过程(1) 在EWB软件的元器件库中，选择直流电压源、接地符号以及所需的电阻、电容、双掷开关等，电容C= μF (一位同学学号最后两位))，电阻R= KΩ(另一位同学学号最后两位)。
按照图2接线，并从仪器库中选择示波器XSC接在电容器的两端。
(2) 启动仿真运行开关，手动控制电路中的开关切换，开关置于1点，电源通过电阻对电容充电。
观测电容的电压变化，移动示波器显示面板上的指针位置，记录电容在不同时间下的电容电压，填在表1中。
表1 RC电路充电2、RC电路放电过程将电容充电至10V电压，手动控制电路中的开关切换，将开关K置于3点，电容通过电阻放电。
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。
rc电路的过渡过程实验报告
RC电路的过渡过程实验报告1. 引言RC电路是由一个电阻（R）和一个电容（C）组成的电路。
在这个实验中，我们将探讨RC电路的过渡过程。
过渡过程是指在电路中加入或移除电压源后电路中电压和电流的变化过程。
通过对这个过程的研究，我们可以深入了解RC电路的特性和行为。
2. 实验目的本次实验的目的是通过实验观察和测量RC电路中电压和电流的过渡过程，并通过实验数据分析RC电路的特性。
3. 实验材料和方法3.1 材料•一个电阻•一个电容•一个开关•一个电压源•一个示波器•连接导线3.2 方法1.将电阻和电容连接到电路板上。
确保电路连接正确无误。
2.将开关和电压源连接到电路板上，保持电压源关闭状态。
3.将示波器的探头连接到电路板上，以测量电路中的电压和电流变化。
4.打开电压源，记录下电路中电压和电流的初始数值。
5.关闭电压源，记录下电路中电压和电流的变化过程。
6.根据实验数据分析RC电路的过渡过程。
4. 实验结果和数据分析4.1 实验结果通过实验观察和测量，我们得到了以下实验结果： - 初始时刻，电路中电压和电流的数值为V0和I0。
- 当电压源关闭时，电路中的电压和电流开始变化。
- 随着时间的推移，电路中的电压和电流逐渐减小，直到最终稳定到0。
4.2 数据分析根据实验数据，我们可以计算RC电路的时间常数（τ）。
时间常数是指电路中电压或电流下降到初始值的63.2%所需的时间。
时间常数的计算公式如下：τ = R * C其中，R是电阻的阻值，C是电容的电容值。
通过计算时间常数，我们可以了解RC电路的响应速度。
时间常数越大，电路响应速度越慢；时间常数越小，电路响应速度越快。
5. 结论通过本次实验，我们观察和测量了RC电路的过渡过程，并通过实验数据分析了RC电路的特性。
根据实验结果和数据分析，我们得出以下结论： - RC电路在电压源关闭时，电压和电流会逐渐减小。
- RC电路的时间常数决定了电路的响应速度。
6. 总结通过本次实验，我们对RC电路的过渡过程有了更深入的了解。
实验四 一阶RC电路过渡过程的研究
实验四 一阶RC 电路过渡过程的研究一、实验目的1.了解示波器的原理,熟悉示波器面板上的开关与旋钮的作用,学会其使用方法;2.学会信号发生器、交流毫伏表等电子仪器的使用方法;3.研究一阶RC 电路的过渡过程。
二、实验原理1.RC 电路的脉冲序列响应(a) (b)图4.1.12 RC 电路及其响应(a)RC 电路 (b)脉冲序列响应为了观察图4.1.12(a)所示RC 电路过程中电压、电流的变化规律,采用如图4、1、12(b)中u s所示的矩形脉冲序列作为RC 电路的输入信号。
矩形脉冲的脉宽t p ≥5τ(τ＝RC ),则RC 电路的脉冲序列响应(如图4、1、12(b)所示)为:⎪⎩⎪⎨⎧≤≤≤≤-=---Tt t e U t t e U t u t t t 1)(s 1s C ,0),1()(1ττ ⎪⎩⎪⎨⎧≤≤≤≤=---Tt t e U t t e U t u t t t1)(s 1s R ,0,)(1ττ－ 当t p 不变而适当选取大小不同的R 、C 参数以改变时间常数τ 时,会使电路特性发生变化。
2.时间常数τ 的测量时间常数τ 可以从响应波形中测量,测量原理如图4.1.13所示。
图4.1.13时间常数τ的测量三、仪器设备1.示波器2.交流毫伏表3.信号发生器四、实验内容与步骤1.练习使用信号发生器与交流毫伏表使信号发生器依次输出以下正弦波信号,用交流毫伏表测量其大小。
500 Hz 5 mV ; 1000 Hz 40 mV;30 kHz 1 V ; 150 kHz 3 V 。
2.练习使用示波器(1)将示波器接通电源,调节有关旋钮,使荧光屏上出现扫描线,熟悉“辉度”、“聚焦”、上下、左右位移旋钮的作用。
(2)使信号发生器输出3 V、1 kHz正弦波信号,用示波器观察其电压波形,熟悉“Y轴衰减”旋钮的作用。
(3)调节“扫描时间”与“稳定度”等旋钮,使荧光屏上显示的完整正弦波的个数增加或减少,如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波。
电工电子学实验课件：2.一阶RC电路过渡过程的研究
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。
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一阶RC电路过渡过程的研究
示波器
CH1(us) 信
号
发
生
幅值5V
器
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
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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
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一阶RC电路过渡过程的研究
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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）。
一阶rc电路实验报告
一阶rc电路实验报告一阶RC电路实验报告实验目的：通过实验，了解一阶RC电路的基本原理和特性。
实验器材：电源、电阻、电容、万用表、示波器。
实验原理：一阶RC电路是由电阻和电容串联而成的电路。
当电路中加入直流电源时，电容会充电，电压逐渐增加；当电路中断电源时，电容会放电，电压逐渐减小。
通过实验可以观察到电容充放电的过程，了解电容对电路的影响。
实验步骤：1. 搭建一阶RC电路。
将电阻和电容串联，连接到电源和示波器上。
2. 调节电源输出电压，使电路中的电压逐渐增加。
3. 用示波器观察电容充电的过程。
记录电压随时间变化的波形。
4. 断开电源，观察电容放电的过程。
同样记录电压随时间变化的波形。
5. 测量电容充电和放电的时间常数。
实验结果：通过实验观察到了电容充电和放电的过程。
在充电过程中，电压逐渐增加，呈指数增长的趋势；在放电过程中，电压逐渐减小，同样呈指数减小的趋势。
测量得到电容充电和放电的时间常数分别为τ1和τ2。
实验分析：根据实验结果，可以得出以下结论：1. 一阶RC电路的充放电过程符合指数增长和指数减小的规律。
2. 电容充放电的时间常数τ与电阻R和电容C的数值有关，满足τ=RC的关系。
3. 电容充放电的时间常数τ决定了电路的响应速度，τ越小，响应速度越快。
结论：通过本次实验，我们深入了解了一阶RC电路的基本原理和特性，观察到了电容充放电的过程，并得到了电容充放电的时间常数。
这些实验结果对于我们进一步学习和应用电路理论具有重要的意义。
实验总结：本次实验通过搭建一阶RC电路，观察了电容充放电的过程，得到了电容充放电的时间常数，并对实验结果进行了分析和总结。
通过实验，我们对一阶RC电路有了更深入的理解，为今后的学习和实践奠定了基础。
一阶RC电路过渡过程的研究
实验7 RC电路的过渡过程一，实验目的：（一）研究一阶RC电路的阶越响应和零输入响应（二）研究连续方波电压输入时，RC电路的输出波形二，实验仪器设备：1、惠普数字记忆示波器HP54603B2、惠普直流稳压电源HPE3611A3、直流电路实验箱4、方波发生器三：实验内容注：实际的电路接法参考后面实验结果中的MULTISIM中的电路图。
（一）RC电路的过渡过程1．将直流稳压电源，电阻，电容串连。
R=100Kohm, C=20 µF, U=5.5V2. 观察Uc 波形，测定时间常数（1）观察充电波形（2）测量时间常数（3）观察放电波形3．更换电阻，使R=10Kohm, 重复以上步骤。
（二）连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程1．将方波发生器，电阻，电容串连。
C=5400 ρF, U=10V，周期为1ms,比率为50％分别观察R=10Kohm和R=100Kohm两种情况下的U和Uc的波形，并记录。
2．将上图中的R、C互换位置，分别观察R=10Kohm和R=100Kohm两种情况下的U和Uc 的波形，并记录。
(三) 研究脉冲分压器的过渡过程具体电路见仿真部分1．调节C1使U2为前后沿比较好的矩形波，记录此时的C1值。
2．改变C1的大小，观察U2波形的失真情况，研究C1的大小与U2波形失真的关系。
(四) 电容并联电路的过渡过程具体电路见仿真部分C1=C2=10µF，换路前K处于不接入状态，Uc1(0)=U=10V, Uc2(0)=0V, t=0时，开关K接入有效电路，即将C2接入。
观察换路前后，Uc1(t)的波形，并将结果画在方格纸上。
四．实验结果（一）RC电路的过渡过程1 R1＝100kohm充电波形：5.5*63%=3.465,则:放电过程:2R2＝10kohm5.5*63%=3.465, 则:放电过程:(二) 连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程1.(1) R=10kohm.(2) R=100kohm2.(1) R=10kohm.(2) R=100kohm(三) 研究脉冲分压器的过渡过程a=0%a=45%a=100%(四) 电容并联电路的过渡过程五．结果分析（一）RC电路的过渡过程通过图形发现：R1=100Kohm时，τ＝2 .0s 理论记算: τ=RC=2sR2=10Kohm时, τ＝0.2s与理论值相符(二) 连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程同时观察呢各自的充放电波形当τ<<T时,与τ与T相当时的Uc,Ur的波形与预习内容中的相符(三) 研究脉冲分压器的过渡过程当Uc形成较好的矩形波形图时, C=1250ρF *45%=562.5Ρf当C1/(C1+C2) < R2/(R1+R2)时, 即a=0%时,如图失真当C1/(C1+C2) > R2/(R1+R2)时, 即a=100%时,如图失真(四) 电容并联电路的过渡过程并联一个电容后,电压重新分配后,电容电压继续充电至10V.电压分配时由于C1=C2, 则依据电荷守恒分配,得电压值恰好为原来的一半,即5V.六.实验小结:这是我第一次通过软件模拟完成得实验.虽然原理不很复杂,但软件得操作也着实训练呢我们得另外一些能力.感觉上,这次实验加深呢我对RC电路的理解和认识.并且更重要的是,给我们一个新的方法和思路去对问题进行验证和思考.同时也提高了我对于MULTISIM这个很棒的软件的掌握.。
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。
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RC一阶电路的过渡过程实验原理
RC一阶电路的过渡过程实验原理
类别：电子综合
1．RC过渡过程是动态的单次变化过程。
要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。
只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数t，那么电路在周期性的方波脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2．图1(b)所示的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，其变化的快慢取决于电路的时间常数t。
图1 RC 一阶电路充放电过程示意图3．时间常数t的测定方法。
用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。
根据一阶微分方程的求解可知，UC=Ume-t/RC=Ume-t/t。
当t=T时，UC(T)=0.368Um。
此时，所对应的时间就等于T，亦可用零状态响应波形增加到0.632Um，所对应的时间测得，如图1(c)所示。
4．微分电路和积分电路是RC过渡过程中较为典型的电路，它对电路元件的参数和输入信号的周期都有特定的要求。
对于一个简单的RC串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足T＝RC《T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出时，则该电路就是一个微分电路，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此，如图2(a)所示。
利用微分电路可以将方波变成尖脉冲。
图２微分电路及积分电路的实验电路在图2(a)中，根据基尔霍夫电压定律及元件特性，有ui＝uc(t)＋uR(t)，而uR＝
Ri(t)，i(t)=.如果电路元件R与C的参数选择满足关系uc(t)》
uR(t),ui(t)≈uc(t)那么即输出电压uR(t)与输入电压ui(t)成近似微分关系。
若将图2(a)中的R与C位置调换，如图2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足t＝RC》T/2，则该RC电路称为积分电路，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。
利用积分电路可以将方波变成三角波。
在图2(b)所示电路中，如果t＝uc(t)《Ri(t)，也就是使时间常数t＝RC》T/2，则可近似地认为Ri(t)≈ui(t)，此时输出电压即输出电压与输入电压呈积分关系。
从输入／输出波形来看，上述两个电路均起着波形变化的作用，请在实验过程中仔细地观察和比较。