RLC电路暂态特性研究

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1、RLC电路暂态特性研究实验原理RLC电路的暂态过程就是当电源接通或断开的瞬间(通常只有几个毫秒甚至几个微秒)，电路中的电流或电压非稳定的变化过程，即形成电路充电或放电的瞬间变化过程。这瞬态变化快慢是由电路内各元件量值和特性决定的，描述瞬态变化快慢的特性参数就是放电电路的时间常量或半衰期。暂态过程研究牵涉到物理学的许多领域，在电子技术中得到广泛的应用。1．RC串联电路当电键合向“1”时，电源E通过R对电容C充电，直到电容两端电压等于E；在电容充电后，把电键合向“2”，电容C将通过R放电。充电时放电时初始条件：充电时t=0，Uc=0；放电时t=0，Uc=E。由

2、此得方程（1）的解为(1)充电过程放电过程UC、UR均按指数规律变化。充电时电容器上电压UC是按指数逐渐上升，UR按指数逐渐减小。而放电时UC则按指数逐渐减小，UR反向，按指数逐渐减小。,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。当放电时UC从E减少到，相应的时间.EtVcE半衰期时间常数2．RLC串联电路当K与1接通时，电源E对电容器C充电，充到电容两端电压UC等于E时，将K与2接通，则电容器在闭合的RLC回路放电。此方程的解可分为以下三种情况：(1)欠阻尼状态只讨论放电过程，电容两端电压UC时间常数此电路的各物理量均呈现振荡特

3、性．UC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．(2)临界阻尼状态，，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。(3)过阻尼状态，此时为阻尼较大的情况，此电路的各物理量也不再具有周期性变化的规律，而是缓慢地趋向平衡值。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U0的半个周期时间内，电源对电容

4、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．RC电路暂态过程的观测（1）把方波信号发生器、电阻R=0~4.7K、电容C=0.1F，示波器按图接线。（2）调节可调电阻R，观察VC和VR的波形。（3）记录电阻R=1K、电容C=0.1F，VC和VR的波形．(4)测量半衰期T1/2，求出τ的实验值，并与理论值τ=RC进行比较．2．RLC电路暂态过程的观测（1）按图接线,电阻取0~4.7K，电容取0.1F，L取0.01H，调节可调电阻，观测三种阻尼状态电容上Vc的波形。（2）电阻取47，电容取0.1F，

5、L取0.01H，用示波器观察、测量并描绘放电时欠阻尼过程电容上Vc的波形．（3）从示波器上测量阻尼振荡时任意两个同一侧的振幅值VC1、VC2及其对应的时间t1、t2，计算时间常数并与理论值比较．思考题11．RC电路（1）用坐标纸绘制RC电路充放电时VC和VR的波形。（2）计算和，作百分差比较。数据处理2．RLC电路（1）用坐标纸绘制RLC电路放电时VC的波形。（2）计算和，作百分差比较。T方波01/52/51/23/54/51t/msUC/VUR/V1．RC电路2．RLC电路TUc01/213/225/2t/msUC/V1．RC电路2．RLC电路计算