一阶电路的过渡过程实验报告

《电路与电子学基础》实验

实验名称：一阶电路的过渡过程

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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.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。

4.研究R和C的变化对RC电路时间常数的影响。

5.当电感中的电流增大时确定电感电流随时间变化的曲线图。

6.当电感中的电流减小时确定电感电流随时间变化的曲线图。

7.测量RL电路的时间常数并比较测量值和计算值。

8.研究R和L元件值变化时对RL电路时间常数产生的影响。

实验步骤：

图2-1

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。τ=20.440ms

3．根据图2-1所示的R,C元件值，计算RC电路的时间常数τ。

τ=RC=1kΩ*20µF=20ms,

图2-4

4．子工作平台上建立如图2-4所示的实验电路，按图2-3对信号发生器和示波器进行设置。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。在示波器屏幕上，红色曲线表示信号发生器的方波输出，信号电压在+10V和0V之间跳变，模拟加+10V直流电压与短路。当信号电压跳变到+10V时，电感电流将增加直至达到最大静态值，电感电流达到静态后将使电感电压

降为0。当信号电压跳变到0对地短路时，电感电流将减小直至达到0，电感电流到0后将引起电感电压变负，变小。屏幕上蓝色曲线表示电感两端的电压Vab与时间的函数关系。在下面的V-T坐标上画出电感电压Vab的曲图，作图时注意区分电感电流增加时的电压曲线和电感电流减小时的电压曲线。从曲线图测量RL电路的时间常数τ。

从图中可以读出时间常数τ=103.204ms。

5.将改为2kΩ,单击仿真电源开关，再次激活电路进行动态分析。从曲线图测量新的时间常数τ。

τ=50.109ms

6．根据R的新阻值，计算图2-4所示的RL电路的新时间常数τ。

τ=L/R=100H/2kΩ=50ms

7.将L改为200H，单击仿真电源开关，再次激活电路进行动态分析，从曲线图测量新的时间常数τ。

τ=102.722ms

8．根据R和L的新值，计算图2-4所示的RL电路新的时间常数τ。

τ=RL=200H/2kΩ=100ms

五、思考与分析

1.在步骤1中，当充满电后电容器两端的电压Vab为5V，与电源电压相等，放完电后电容器两端的电压Vab是0V。

2.在步骤2，3追踪时间常数τ的测量值和计算值在误差范围内近似相等。

3．在步骤4中当电感电流增大时最大电感电压是10V。当电感电流减小时最大电感电压是-10V。电杆电压为负值，主要是因为电感具有阻碍电流改变趋势的作用，所以当电流减小是，电感会释放自身存储的能量，所以方向自然为夫啦。最小电感电压Vab为0V。

4．时间常数与电阻R成反比例关系，R越大，时间常数就越小。

5.时间常数与电感L成正比例关系，L越大，时间常数就大。