仿真实验项目

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仿真实验一电容器的充电和放电
一、实验目的
1.充电或放电时电容器两端电压的变化为时间函数,画出电压曲线图。

2.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。

二、实验器材
示波器1台
信号发生器1台
1uF电容1个
1kΩ、2kΩ电阻各1个
三、实验电路及原理
+
u C
_
测量时间常数原理:在电容充电或放电过程中电压和电流会发生变化,只要在放电曲线图上确定产生电压变化36.8%所需要的时间,就能测出时间常数(理论依据可参看课本)。

四、实验步骤
1.建立实验电路(包括测量仪器)。

R=1kΩ、C=1uF。

设定信号源u i为幅值3V,
频率50Hz的方波。

2.用鼠标左键单击仿真开关,激活实验电路,双击示波器图标弹出其面板,观
察和记录示波器的波形u i和u C,在U-T坐标上画出电容电压随时间变化的曲线图。

3.根据实际电路的R,C元件值,计算RC电路的时间常数τ。

4.用曲线图测量RC电路的时间常数τ。

5.将R改成2kΩ,单击仿真开关,激活电路进行动态分析。

记录电容电压曲线
并用曲线图测量新的时间常数τ。

五、思考题
1、当充满电后电容器两端的电压U有多大?与电源电压比较情况如何?
仿真实验二 RL 串联电路
一、 实验目的
1、测量串联RL 电路的交流电压和电流之间的相位
2、测量串联RL 电路的阻抗
3、比较测量值与计算值 二、 实验器材 示波器
交流电压源 交流电流表 交流电压表 100mH 电感 1Ω电阻
三、 实验电路及原理
L
u2+
_
相位差的测量原理:两个同频率的正弦函数之间的相位差,可以通过测量两个曲线图之间的时间差t 及曲线一个周期T 来确定。

因为时间差t 与周期T 之比等于相位差θ(单位:度)与一周相位角的度数(360)之比: θ/360=t /T 所以,相位差可用下式计算:
θ=t (360/T ) 四、 实验步骤
1、建立如图所示的RL 串联实验电路。

电压源u 1取有效值U 1=10V 、频率f =1000Hz ;L =1mH ;R =1Ω
2、单击仿真开关,激活电路进行动态分析。

观察示波器显示的波形,在u 1-t 和u 2-t 坐标上作出电压u 1和u 2随时间变化的曲线图。

3、记录交流电压表和电流表上的读数(即交流电压有效值和电流有效值)。

4、根据步骤2中的曲线图,测出u 1和u 2的相位差也就是电压u 1和电流i 之间的相位差θ。

5、用交流电压有效值U 1和电流有效值I 计算RL 电路的阻抗Z 的大小。

6、用电感L 和正弦频率f 计算电感的感抗X L 。

7、用电阻R 和电感L 的感抗X L 计算RL 电路的阻抗Z 的大小。

8、根据算得的感抗值和电阻值R ,计算电流和电压之间的相位差θ。

五、思考题
1、为什么说u1和u2的相位差就是u1和电流i的相位差?
2、电压u1比i超前还是滞后呢?。