文档介绍:. .
. v .
RC电路
实验报告
一、实验目的与实验仪器
〔1〕研究RC电路的暂态过程及RC电路的充放电规律,了解元件参数对过程的影响。
〔2〕观察正弦电压下RC电路稳态过程中电流和电压的位相关系。
〔3〕掌握示波器和信号发生器的作用。
RX7-0型标准电容箱,ZX21型电阻箱,SS-7802示波器,GFG-8219A函数信号发生器。
二、实验原理
当电路从一个平衡态到另一个平衡态,这种从开场变化到逐渐趋于稳态的过程称为暂态过程。如图,开关合向1,电路充电,此时电路充电方程满足
RC + Uc = ε
由初始条件t=0时,Uc=0,那么
Uc(t)=ε(1-e-t/RC),i(t)= e-t/RC;
开关合向2,电路放电,此时电路放电过程满足
. .
. v .
RC + Uc = 0
由初始条件t=0时,Uc=ε,那么
Uc(t)=εe-t/RC,i(t)= e-t/RC
由上述充放电方程可知:①充放电的快慢由电路时间常数τ=RC的大小表示,τ越大,充放电过程越慢;②由充放电暂态曲线可知,在实验过程中对于RC电路充放电过程,通常认为t≥5τ时,充放电过程完毕;电路充〔放〕电至电压的一半时,所需时间称为半衰期T1/2,可由此测定时间常数τ。
、UR波形的影响
实际测量中,常利用示波器动态连续观察RC电路的充放电过程,电源电压开关采用周期为T、幅值为U0的方脉冲信号代替。同时可知:
〔1〕当矩形方脉冲信号的门宽Tk与时间常数τ值数量级一样时,电容器充电所能到达的最高电压Ucmax不受电源电压影响,放电最低值Ucmin也并不是0. 而且Ucmax、Ucmin的值同理论分析值偏差的大小与矩形波周期T相对于时间常数τ取值相关,当Tk>>τ时,这一偏差可被忽略。
〔2〕电阻元件R及电容元件C的端电压UR、UC的波形随RC乘积相对于方脉冲周期T〔门宽Tk〕取值的不同而有所不同。
①当τ = RC << Tk时,u出(t) ≈ RC,满足输出信号UR(t)与输入信号电压u入的微商近似成正比,此时称为微分电路;
. .
. v .
②当τ = RC >> Tk时,u出(t) ≈,满足输出信号电压Uc(t)与输入信号电压u入对t积分近似成正比,此时称为积分电路。
观察一定