《RC串联电路的暂态过程研究》实验指导(最新版)

实验10.1 RC串联电路的暂态过程研究
(4#206室)
一实验目的：
1.通过对RC串联电路暂态过程的研究，加深对电容特性的认识。

掌握时
间常数τ的意义及测量方法。

2.进一步熟悉电子示波器的使用。

二实验电路：
1．RC暂态实验电路见教材P230图5-10-1。

三实验内容及要求：
１.RC电路暂态过程的观察。

选择方波信号频率为1KH
Z
，取不同的时间常数τ（固定C值，每隔500Ω
变化R一次）观察5个U
C 和U
R
（i）的波形，用坐标纸画下对应的波形，
并分析波形变化规律。

2.测量时间常数τ。

选择刚好充电饱和（波形峰值为E）的波形，从u
y
（格数）--t曲线上测8—10点，用作图法算出时间常数τ，并与理论值比较。

四实验报告写作提示
1.请按报告写作规范进行写作。

2.实验原理涉及的主要内容为：RC电路图和简单介绍；RC充放电过程电容、
电阻的电压随时间变化公式（不要求推导）、变化曲线和简要分析；时间
常数τ概念和求法；实验电路图；过饱和、刚好饱和和不饱和概念和波
形。

)-t
3.数据处理要求：分析三种波形区别。

在刚好饱和情况下，作出ln(E-u
C 直线并求出时间常数τ（重点！）。

五作业：
τ值的物理意义是什么，如何测量RC串联电路的τ值？。

rc串联电路暂态过程研究操作要点及注意事项一、引言RC串联电路是电子学中常见的基本电路之一，其暂态过程研究对于理解电路的稳定性、响应速度等方面具有重要意义。

本文将从实验操作要点和注意事项两个方面来详细介绍RC串联电路暂态过程研究的相关内容。

二、实验操作要点1. 实验器材准备：需要准备示波器、函数信号发生器、数字万用表等设备，以及电阻和电容等元件。

2. 电路搭建：根据实验要求，按照图示进行RC串联电路的搭建，并注意接线的正确性。

3. 实验参数设置：根据实验要求，设置函数信号发生器输出频率和幅值等参数，并记录下来。

4. 实验数据采集：使用示波器观测并记录下RC串联电路中各节点的电压变化情况，并使用数字万用表测量相关参数。

5. 数据分析处理：根据采集到的数据进行分析处理，得出相关结论。

三、注意事项1. 保持实验环境干净整洁：在进行实验时应保持实验环境干净整洁，尽量避免灰尘和杂物进入设备内部影响实验结果。

2. 注意电路接线的正确性：在搭建RC串联电路时，应注意接线的正确性，以避免短路、开路等情况出现。

3. 注意器材使用安全：在使用示波器、函数信号发生器等设备时，应注意安全使用，避免对人和设备造成伤害。

4. 注意测量精度：在进行数据采集和测量时，应注意测量精度，尽可能减小误差对实验结果的影响。

5. 注意数据处理方法：在进行数据分析处理时，应选择合适的方法，并注意数据处理过程中的误差和不确定性。

四、结论通过以上实验操作要点和注意事项的介绍，我们可以更加全面地了解RC串联电路暂态过程研究的相关内容。

在实验中需要注意保持实验环境干净整洁、正确接线、安全使用器材、精确测量和合理数据处理等方面。

通过对采集到的数据进行分析处理，我们可以得出相关结论，并进一步深入理解RC串联电路暂态过程的特点和规律。

实验三RLC串联电路的暂态过程实验报告14级软件工程班候梅洁14047021【实验目的】1.用存储示波器观察RC，RL电路的暂态过程，理解电容，电感特性及电路时间常数τ的物理意义。

2.用示波器观察RLC串联电路的暂态过程，理解阻尼振动规律。

3.进一步熟悉使用示波器。

【实验仪器】电感箱、电容箱、电阻箱、函数信号发生器、示波器、导线等。

【实验原理】在阶跃电压作用下，RLC串联电路由一个平衡态跳变到另一平衡态的转变过程，这一转变过程称为暂态过程。

暂态过程期间，电路中的电流及电容，电感上的电压呈现出规律性的变化，称为暂态特性。

1.RC电路的暂态过程。

电路如图所示：【实验结果与分析】1.观测U c波形时：方波信号500Hz输出；分别取：第一组R=1000ῼ，C=0.5uF，第二组R=500ῼ，C=0.2uF；用示波器观测波形后，我们在坐标纸上绘制了U、U c、UR的波形图，从图中可以看到：U、UR、U c三者周期、相位均相同。

且UR=U-U c。

U、U c都是呈指数型变化的，然而U比U c变化的缓一些。

在阶跃电压的作用，U c是渐变接近新的平衡值，而不是跃变，这是由于电筒C储能元件，在暂态过程中不能跃变。

而UR变化幅度很大，理论上，UR的峰值应该是是U的峰值的两倍，因为开关接1时，给电容正向充电时，R两端的电压为E，当反向电容放时，R两端电压为-E，两者之差为2E，就是UR的峰值。

而事实上，我们看到的波形图中UR的峰值小于2U，这可能是由于：（1）电阻内部有损耗、欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大．故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和.（2）数字示波器记录的数据精确度有限造成误差。

（3）数字示波器系统存在内部系统误差。

（4）外界扰动信号会对示波器产生影响。

（5）电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差。

（6）电源电压不稳定.2.测量RC串联电路的时间常数：我们取一个峰值处为t1，取与其最近的一个零点处为t2，调节示波器将t1和t2时间段的波形放大到合适大小，从光屏上测出半衰期（此时U c=E/2)t为92.0s，通过公式U c=E·e-t/τ，计算出时间常数为132.73s。

rlc电路暂态过程实验报告实验目的：通过实验观察RLC电路的暂态过程，了解电路中电感、电容和电阻的作用。

实验原理：RLC电路是由电感、电容和电阻组成的串联电路。

在电路中加入直流电源后，电路中的电流和电压会随着时间的变化而发生变化，这种变化过程称为暂态过程。

在暂态过程中，电路中的电流和电压会经历一定的变化过程，最终趋于稳定。

实验装置：实验中使用的装置包括直流电源、电感、电容和电阻等元件，以及示波器、万用表等测量仪器。

实验步骤：1. 将电感、电容和电阻按照串联电路的连接方式连接好，并接入直流电源。

2. 使用示波器观察电路中电流和电压随时间的变化情况。

3. 测量电路中电流和电压的大小，并记录下相应的数据。

实验结果与分析：在实验中观察到，当电路中加入直流电源后，电流和电压会随着时间的变化而发生变化。

首先，电路中的电流和电压会出现瞬态过程，即在刚接通电源时，电流和电压会迅速增大，然后逐渐趋于稳定。

这是由于电感和电容的作用，在电路刚接通电源时，会出现电感和电容的充电和放电过程，导致电流和电压的变化。

通过测量和观察实验数据，可以得出电路中电感、电容和电阻的作用。

电感在电路刚接通电源时会抵抗电流的变化，导致电流变化缓慢；电容则会导致电压的变化缓慢；而电阻则会影响电路中电流和电压的大小。

结论：通过实验观察RLC电路的暂态过程，我们了解了电感、电容和电阻在电路中的作用。

在电路中加入直流电源后，电路中的电流和电压会经历一定的变化过程，最终趋于稳定。

这些变化过程是由电感、电容和电阻共同作用的结果。

通过实验，我们对RLC电路的暂态过程有了更深入的了解。

实验 1.3 RC 电路的暂态过程实验 1.3.1 硬件实验1. 实验目的（1） 研究一阶 RC 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。

（2） 学习用示波器观察在方波激励下，RC 电路参数对电路输出波形的影响。

2. 实验预习要求（1） 分别计算图 1.3.1 ~ 1.3.3 中，电容电压在 t = τ时的 u C (τ)及电路时间常数τ的理论值，填入表 1.3.1 ~ 1.3.4 中。

（2） 掌握微分电路和积分电路的条件。

3. 实验仪器和设备序号 名 称型 号 数 量 1 电路原理实验箱 TPE -DG1IBIT 1 台 2 可跟踪直流稳压电源 SS3323 1 台 3 数字式万用表 VC9802A+ 1 块 4 双通道函数发生器 DG 1022 1 台 5数字示波器DS1052E1 台4. 实验内容及要求（1） 测绘 u C ( t )的零输入响应曲线按图 1.3.1 连接电路，元件参数为 R = 10 k Ω r = 100 Ω，C = 3300 μF ，U S 由 SS3323 型直流稳压电源提供。

注意：电容 C 为电解电容器，正、负极性不能接反（实验箱上各电解电容器的安装极性均为上正下负），否则易造成电容损坏。

R图 1.3.1闭合开关 S ，调整直流稳压电源的输出幅度旋钮，用万用表直流电压档监测电容器 C 上电压 u C ，使其初始值为 10 V 。

打开开关 S ，电容 C 开始放电过程。

在 C 开始放电的同时，按表 1.3.1 给出的电压用手表计时，将测量的时间值记入表 1.3.1。

再将 u C (τ) 对应的时间（此数值即为时间常数τ1）记入表 1.3.2 中。

注意：a) 用万用表直流电压档测量 u C ，用手表计时。

b) 因放电过程开始时较快，建议测量零输入响应的过程分几次进行计时。

将电阻换为 R = 5.6 k Ω，C 不变，测量 u C (τ) 对应的时间τ2，记入表1.3.2。

实验十三 RLC 串联电路暂态过程旳观测研究【实验目旳】理解RC 串联电路旳暂态过程，加深对电容特性旳结识，通过时间常数计算电容值。

【实验仪器】电容、电阻箱、电源等。

【实验原理】RC 、RL 、RLC 电路在接通和断开电流电源旳瞬间，电路从一种稳定状态转变到另一种稳定状态旳过程，称为暂态过程。

本实验研究暂态过程中旳电压与电流旳变化规律。

1．RC 电路旳暂态过程图1是一种RC 串联电路，当开关K 合向“1”时，电源E 通过电阻R 对电容C 充电。

在电容C 充电后，把开关K 从“1”扳向“2”，电容C 将通过电阻R 放电。

这两个过程都是RC 电路旳暂态过程。

根据图1，可以列出电容器充放电过程旳电路方程：充电时：+=C iR U E ；放电时：0+=C iR U 。

(1)电容器上旳电压与积累在电容器极板上旳电荷Q 之间旳关系为1d ==⎰C Q U i t C C ； 由上式可得到充放电电流为d d =CU i C t；…………………………………… （2） 带回电路方程（1）得： 充电时：d 1d +=C C U E U t RC RC ；放电时：d 10d +=C C U U t RC。

………… （3） 由初始条件0=t ，充电时：00=C U ；放电时：0=C U E 。

得（3）式旳解为： 充电时：(1e)-=-tRCC U E ；放电时：e-=t RCC U E 。

(4)由（4）式和（2）式可得到充电时：e -=t RC E i R ；放电时：e -=-tRCE i R。

因电阻R 上旳电压U 等于电流I 乘以电阻R ，因此有EC图1充电时：e-=t RCR U E ；放电时：e-=-t RCR U E 。

总结RC 串联电路旳充放电过程可以看出：①在充放电过程中，C U 、i 及R U 均按指数规律变化。

②充放电过程旳快慢与参数R 、C 有关。

一般令=RC τ，称为时间常数，τ越大，充放电过程越慢，反之越快，如图2，其中12<ττ。

《RC串联电路的暂态过程研究》实验指导(最新版)实验目的：1.了解RC串联电路的基本原理和暂态分析方法；2.学习使用示波器观测电路中的电压和电流变化；3.通过实验验证理论分析的正确性。

实验原理：RC串联电路是由电阻R和电容C串联而成的电路，图1为其电路图模型。

图1 RC串联电路图模型当RC串联电路接入电源时，电容器开始充电，充电的过程中电容器的电压与电阻器上的电压都会发生变化。

若给电路施加一个矩形脉冲电压信号，则串联电路中电容C在充电、放电时都会发生电压的变化，从而产生暂态响应。

由于RC串联电路的时间常数τ=RC很小，所以在电容充电、放电过程中，电容器所能存储的电量较少，而电容器的功率较小，同时电容器的电压与电阻器上的电压均会发生变化，因此电路中电压与电流的变化情况比较复杂。

本实验的主要目的是研究RC串联电路接受不同输入信号时的暂态过程，实验中通过设置不同电阻和电容值的组合，测量分析电路中电压和电流的变化情况。

实验设备：1.示波器一台；2.RC箱一个；3.信号发生器一个。

实验步骤：1.连接电路：（1）将RC箱的电阻值设为10000Ω，电容值设为0.01μF，接好电路。

（2）将信号发生器接入示波器台面的通道1，将RC串联电路的电阻与信号发生器相连。

（3）将示波器连接至RC串联电路的电容与电阻之间。

2.设置测量参数：（1）设置信号发生器的电压幅值为10V，频率为1kHz。

（2）将示波器水平扫描速度调至2ms/div，竖直灵敏度调至1V/div。

3.记录数据：（1）将数据测量到达稳态后的电压值和电流值，记录下来。

（2）记录电容器充电时的电压变化，并记录充电时间。

（4）记录电容器充放电时电流的变化情况，并比较两个过程中电流的变化情况。

（5）将不同电容与电阻值组合的测量结果分别记录下来，并分析不同组合间的差异。

4.分析结果：（1）通过分析实验数据，得到RC串联电路的暂态响应过程。

（2）通过分析不同组合的电容和电阻值，得出电容和电阻值与RC串联电路暂态响应的关系。

RLC 串联电路的暂态过程实验报告【实验目的】1、研究当方波电源加于RC 、RL 串联电路时产生的暂态放电曲线及用示波器测量电路半衰期的方法，加深对电容充、放电规律的认识。

2、观察当方波电源加于RLC 串联电路时产生的阻尼衰减振荡的特性及测量方法。

【试验仪器】信号发生器、双踪数字存储示波器、电阻、电感、电容、导线若干、面包板【实验原理】1. 数字示波器可以观察由信号发生器产生的波形.2. 在由电阻R 及电容C 组成的直流串联电路中，暂态过程即是电容器的充放电过程.充电时)1(τt c e E U --=；放电时，τtc e E U -=·.其中，τ为时间常数，且RC =τ.取对数作出相关图像拟合直线可以求得τ.3. 在由电阻R 、电容C 及电感L 组成的直流串联电路中，根据电阻R 阻值的不同，暂态过程有三种状态，即：欠阻尼、临界阻尼和过阻尼.【实验步骤】1、RC ：（1）选择合适的R 和C 值，根据时间常数，选择合适的方波频率，一般要求方波的周期T ＞10 ，这样能较完整地反映暂态过程，并且选用合适的示波器扫描速度，以完整地显示暂态过程。

（2）把方波信号发生器、电阻R 、电容C ，示波器按图1接线。

（2）选取不同的电阻R ，观察UC 的波形。

并记录二组电阻和电容取不同值时UC 的波形（可拍照反映其差别）。

（4）测量相应的二组半衰期T1/2，求出τ和R 的实验值，并与理论值R 进行比较。

2、RLC ：（1）根据实验选用的电容和电感的值，算出临界电阻的阻值 。

（2）按图3接线,观测欠阻尼状态和过阻尼状态下电容上Uc 的波形。

（拍照）五、实验结果临界0.022uF 10mH 2000Ω六、实验分析示波器要选择合适的扫描速率档位和衰减档位，以显示恰当的波形。

使用双踪示波器要正确接线，注意两通道的接地点应该位于线路的同一点，否则会引起部分电路短路。

接线时要注意信号源和示波器共地。

若图像有分叉、平移或跳动现象，请调节“释抑”和“电平”开关使之稳定误差分析：1. 欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大．故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和,故实际测出的时间常数会偏小.2. 数字示波器记录的数据精确度有限，例如对于RC电路，R=1kΩ的情况，时间的最小精度为0.000004s，电压的最小精度为0.004v；且有时无法显示细微的区别，可能会出现多个时间对应同一个电压值的情况.3. 数字示波器系统存在内部系统误差.4. 外界扰动信号会对示波器产生影响.5. 电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差，例如定值电阻阻值可能变大.6. 电源电压不稳定.。

《RLC 电路的稳态特性研究》实验内容1、根据给出的U SPP =1.00V 、R=10Ω或51Ω、L=10mH 、C=0.01μF 数值，计算f 0 = ，U RPP0= ，I PP0= ， U C0= ， Q= ， (实验前预习做好)； 2、根测量电路原理图，搭接测量电路（要求8分钟搭接完）；3、幅频特性测定测量有关数据，记录于下表表一 幅频特性测量 U SPP =1.00V ，R=10Ω，L=10mH ，C=0.01μF f /KHz f 1 f 0 f 2 U RPP /mV 0.707U RPP0U RPP0 0.707U RPP0 I/mAIU Z S =(1)、连接好电路，把信号源输出档位选择旋钮置于10KHZ~100KHZ 正弦档位，打开信号源电源和示波器开关，调节示波器，以显示稳定的信号源和U R 上波形，按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 1→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后，在示波器显示屏下方显示信号源输出正弦电压峰峰值，调信号源输出幅值使()V u PP 00.11=，并保持不变（用示波器CH1通道监测）（2），按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 2→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后，在示波器显示屏下方电阻R 两端正弦电压峰峰值 ()###2=PP u ，并保持不变（用示波器CH1通道监测），（3）、调节输入信号频率（根据预习时计算的谐振频率理论计算值做参考来调节电路谐振），使()###2=PP u 达到最大（用示波器CH2通道观测），记录这时的谐振频率值f 0，再测量谐振频率值下的U RPP0值；（4）根据上面测出的U RPP0值，计算0.707 U RPP0的值，调节输入信号频率，使()RPP PP U u 707.02=,找出相应的通频带的下限频率f 1和上限频率f 2值，记录下来；（5）调节输入信号频率，再接着测量谐振频率值f 0两旁其它不同频率值下（间隔kHZ f 1≈∆）的U RPP 值。