一阶电路暂态分析实验

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1、电路实验一阶电路的暂态分析1、实验目的1）学习用一般电工仪器测定单次激励过程中一阶RC电路的零状态响应、零输入响应方法。2）学会从响应曲线中求出RC电路时间常数r的方法。3）观察RL、RC电路在周期方波电压作用下暂态过程的响应。4）掌握示波器的使用方法。2、实验任务（1）测定RC一阶电路在单次激励过程的零状态响应。设计一个测定RC一阶电路的零状态响应的实验电路，要求r足够大（大于或等于30%）。用一般电工仪表逐点测出电路在换路后各时刻的电流、电压值。1）测定并绘制零状态响应的ic~f(t)曲线。在t=0时

2、刻换路，迅速用计时器（秒表）计时，每隔一定时间（根据τ设定时间间隔）列表读记ic之值，并根据计时t和测量的ic值，逐点描绘出ic~f(t)曲线。2）测定并绘制零状态响应的uc~f(t)曲线。在t=0时刻换路，迅速用计时器（秒表）计时，每隔一定时间（根据τ设定时间间隔）列表读记uc之值，并根据计时t和测量的uc值，逐点描绘出uc~f(t)曲线。3)对描绘出的ic~f(t)曲线或uc~f(t)曲线反求时间常数τ值，并与理论之相对比。（2）测定RC一阶电路在单次过程中的零输入响应设计一个测定RC一节电路的零输入

3、响应实验电路，要求τ值足够大（τ≧30%）。用一般电工仪表逐点测出电路在换路各时刻的电流、电压值。1）测量并绘制零输入响应的ic~f(t)曲线。2）测量并绘制零输入响应的uc~f(t)曲线。(3)观察RL、RC一阶电路在周期正方波作用下的响应1）自拟RL串联电路，用函数电源周期为T的方波做激励，用示波器观察响应。改变τ值，观察响应的变化，说明τ值的大小对波形作用。2）自拟RC串联电路，用函数电源周期为T的方波做激励，用示波器观察响应。改变τ值，观察响应的变化，说明τ值的大小对波形作用。3、实验要求1）预习

4、相关理论，根据实验任务写出预习报告。2）自拟实验电路，制定测量步骤。3）根据实验任务拟定相应表格，用坐标纸绘制实验曲线。4、注意事项1）测定时注意仪表的极性。2）在试验单次激励过程的零状态响应中，一般τ较大，导致R、C的值都很大。为使电容充电的电流初始值Io较大（Io≧1mA），可适当提高电源电压。3）为了读取时间常数τ和绘制曲线，可预先测算好1τ、2τ、3τ的τ值，注意实验是这几点不要遗漏！4）电解电容有极性，极性千万不可接错！5）每次开始时电容要放电（用导线短路一下电容的两端）。5、提示1）RC零状态

5、响应和RC零输入响应实验电路如图(1)和图（2）所示mAR＋C--RV+C--图（1）RC零状态响应实验电路V+RC--mAC--R图（2）RC零输入响应实验电路1）在单次过程中的零状态时，电容充电的电流初始值为,t与τ，i与I0的倍数关系见下表：t1τ2τ3τ4τ5τ……∞i0.368I00.135I00.05I00.018I00.007I002）实验曲线求时间常数τ当t=τ时，i=(Us/R)e-1=0.368(Us/R),即在0.368I0时对应的时间t就是τ，如图（3）所示。（4）us、i随时间变

6、化的RC一阶电路的响应如图（4）。---------------------------0图（3）τ的测量图（4）RC一阶电路的响应6、实验结果分析：RC零状态响应实验数据如下：t/s051015202530354045i/mA0.6630.5640.4750.4020.3580.3000.2700.2330.2020.177u/v0.003.225.617.759.7011.2312.5213.7214.6515.45t/s505560708090100110120130i/mA0.1530.1360.

7、1180.0960.0780.0640.0530.0460.0390.00u/v16.3416.8117.3817.7918.4518.9919.3419.6019.9020.05t/s051015202530354045i/mA0.6630.5640.4750.4020.3580.3000.2700.2330.2020.177u/v20.0116.9514.3712.2010.328.917.426.425.424.51t/s505560708090100110120130i/mA0.1530.1360

8、.1180.0960.0780.0640.0530.0460.0390.00u/v3.863.342.912.051.491.020.720.520.350.21RC零输入响应实验数据如下：该实验理论τ=RC=30000*0.001=30s在零状态响应实验中，测得V，A在零输入响应实验中，理论V，A7、由实验数据可得曲线图如下：