简单RC 电路的过渡过程

RC一阶电路的过渡过程实验原理RC一阶电路的过渡过程实验原理类别：电子综合1．RC过渡过程是动态的单次变化过程。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。

只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数t，那么电路在周期性的方波脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2．图1(b)所示的RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢取决于电路的时间常数t。

图1 RC 一阶电路充放电过程示意图3．时间常数t的测定方法。

用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解可知，UC=Ume-t/RC=Ume-t/t。

当t=T时，UC(T)=0.368Um。

此时，所对应的时间就等于T，亦可用零状态响应波形增加到0.632Um，所对应的时间测得，如图1(c)所示。

4．微分电路和积分电路是RC过渡过程中较为典型的电路，它对电路元件的参数和输入信号的周期都有特定的要求。

对于一个简单的RC串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足T＝RC《T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出时，则该电路就是一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正此，如图2(a)所示。

利用微分电路可以将方波变成尖脉冲。

图２微分电路及积分电路的实验电路在图2(a)中，根据基尔霍夫电压定律及元件特性，有ui＝uc(t)＋uR(t)，而uR＝Ri(t)，i(t)=.如果电路元件R与C的参数选择满足关系uc(t)》uR(t),ui(t)≈uc(t)那么即输出电压uR(t)与输入电压ui(t)成近似微分关系。

若将图2(a)中的R与C位置调换，如图2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足t＝RC》T/2，则该RC电路称为积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。

rc电路的过渡过程实验报告RC电路的过渡过程实验报告引言：RC电路是由电阻（R）和电容（C）组成的一种电路。

在实际应用中，RC电路常常用于信号滤波、时钟电路、积分电路等。

本次实验旨在研究RC电路中的过渡过程，探究电容充放电的特性。

实验目的：1. 了解RC电路的基本原理和特性；2. 研究电容充放电的过渡过程；3. 掌握使用示波器观察电容充放电过程的方法。

实验装置和器材：1. 电源：提供直流电源；2. 电阻：限制电流；3. 电容：储存电荷；4. 示波器：用于观察电压信号；5. 电压表：用于测量电压。

实验步骤：1. 搭建RC电路：将电阻和电容按照电路图连接；2. 设置示波器：将示波器的探头连接到电容两端，调整示波器的时间基和电压基准；3. 施加电压：将电源连接到电路中，调节电源输出电压；4. 观察示波器：观察示波器上的电压信号，并记录数据；5. 改变电阻或电容值：重复步骤2-4，但改变电阻或电容的数值，观察并记录数据。

实验结果：在实验过程中，我们通过改变电阻或电容的数值来观察RC电路的过渡过程。

以下是我们的实验结果：1. 当电容充电时，电压呈指数增长的趋势。

初始时，电容处于放电状态，电压为0。

随着时间的推移，电容开始充电，电压逐渐增加。

充电过程的时间常数由电容和电阻的数值决定。

2. 当电容放电时，电压呈指数衰减的趋势。

初始时，电容处于充电状态，电压为最大值。

随着时间的推移，电容开始放电，电压逐渐减小。

放电过程的时间常数同样由电容和电阻的数值决定。

3. 改变电阻或电容的数值会对过渡过程产生影响。

当电阻增大或电容减小时，充放电过程的时间常数变大，电压变化的速度变慢。

相反，当电阻减小或电容增大时，时间常数变小，电压变化的速度变快。

讨论与分析：通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：1. RC电路的过渡过程是指电容从放电状态到充电状态（或相反）的过程。

这一过程的特点是电压的指数增长或衰减。

2. 过渡过程的时间常数τ由电容和电阻的数值决定。

电工实验7 RC电路的过渡过程实验目的1．研究一阶RC电路的阶跃响应和零输入响应。

2．研究连续方波电压输入时，RC电路的输出波形。

A实验仪器设备1．惠普数字记忆示波器：HP54603B。

2．惠普直流稳压电源：HPE3611A。

3．直流电路实验箱。

4．方波发生器（在直流电流实验箱上，须加10V直流输入电压）。

A预习内容1．阅读各项实验内容，看懂有关原理，明确实验目的。

2．设图7.1中，R=100KΩ、C=20µF，求电路的时间常数τ=？3．设图7.2(a)中，RC电路与方波发生器已接通很长时间，输入方波波形见图7.2(b)，其幅度为10V，周期1ms，频率1kHz，占空比（1-0.5）ms/1ms=50%。

（1）若R=10kΩ，C=5400pF，试分别画出u R和u c的波形。

（2）若R=100kΩ，C=5400pF，试分别画出u R和u c的波形。

4．看懂附录中HP54603B示波器的基本用法。

四、实验内容1．RC电路的过渡过程（1）按图7.1接线，图中R=100kΩ，C=20µF，U=5.5V。

图7.1（2）示波器的调整①此电路利用HP54603B示波器的“1”通道及外触发输入。

按“1”通道的1键，利用屏幕下的软键将输入耦合模式选为DC（直接耦合）。

利用Volts/Div旋钮将垂直灵敏度置为1V/cm，并将“1”通道的基线置于时间轴下方合适位置。

②利用Time/Div旋钮置扫描速度为“1s/cm”。

③选择触发模式。

按示波器TRIGGER模块中的Source（触发源）键，利用屏幕下的软键将其置为Ext（外触发）方式；按Mode键，选择Normal解发方式；按Slope键，用软键选择“上升沿触发”。

然后按STORAGE模块中的Run键，此时示波器处于待机状态。

（3）观察u c波形，测定时间常数①观察充电波形。

将电路中开关K由“2”合向“1”，示波器上将显示电容充电过渡过程曲线，当过渡过程基本结束时按STORAGE模块中的Stop键，这样过渡过程曲线将冻结。

实验RC电路的过渡过程电子学的一个基础实验是研究RC电路的过渡过程。

通过观察和分析电路的过渡过程，我们可以了解电路中电荷和电流的变化规律，进一步探讨电路中电压和电流的关系。

在这个实验中，我们将使用一个典型的RC电路，通过对电路施加一个脉冲信号，观察电路的过渡过程，并分析电压和电流的变化。

RC电路由电阻（R）和电容（C）组成，R表示电阻，C表示电容，RC电路的特点是电压和电流的变化是指数形式的。

在一个RC电路中，电流不会瞬间变化，而是以指数形式从一个值渐渐增加到另一个值，同时，电压也会以指数形式从一个值渐渐减小或增加到另一个值。

实验中，我们将使用一个电阻为R的电阻器和一个电容为C的电容器构成一个简单的RC电路。

我们将使用信号发生器给电路提供一个脉冲信号，通过示波器来观察电路的过渡过程。

实验的目的是研究电容器充电和放电过程中电压和电流的变化规律，进一步探讨电阻和电容对电路过渡过程的影响。

首先，我们将连接电路：将电阻器的一个端口连接到信号发生器的输出端口，将电阻器的另一个端口连接到电容器的一个极板，将电容器的另一个极板接地。

接下来，我们将用示波器测量电阻器两端的电压，以及电容器的电压。

然后，我们将调整信号发生器的输出，设置为所需的脉冲信号。

我们将设置一个脉冲宽度和频率，以及一个初始电压和最终电压。

当我们施加脉冲信号时，电路中的电压和电流将发生变化，并且会有一个过渡的过程。

我们将使用示波器观察电阻器两端的电压和电容器的电压随时间的变化。

我们可以观察到电阻器两端的电压逐渐增加或减小，电容器的电压逐渐增加或减小。

通过对示波器显示的波形进行分析，我们可以确定电阻和电容对电路过渡过程的影响。

电容器充电和放电的时间常数（τ）是一个重要的参数，它决定了电容器充电或放电到达终值所需的时间。

时间常数τ等于电阻和电容的乘积τ=R×C。

当电容器充电或放电的时间大于时间常数τ时，电容器电压将接近最终电压。

当电容器充电或放电的时间小于时间常数τ时，电容器电压将远离最终电压。

实验五 一阶RC 电路的过渡过程实验一、实验目的1、研究RC 串联电路的过渡过程。

2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。

二、实验原理电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。

从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。

电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。

1、RC 电路的零状态响应（电容C 充电）在图5-1 (a)所示RC 串联电路，开关S 在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S 合上，电路既与一恒定电压为U 的电源接通，对电容元件开始充电。

此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。

(a) (b)图5-1 RC 电路的零状态响应电路及u C 、u R 、i 随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t > 0时电路的微分方程为(注：dtdu C i CU q dt dq i c c ===，故,) 电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。

电压u c 按指数规律随时间增长而趋于稳定值。

电路中的电流为电阻上的电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。

22、RC 电路的零输入响应（电容C 放电）在图5－2（a ）所示, RC 串联电路。

开关S 在位置2时电容已充电，电容上的电压 u C = U 0，电路处于稳定状态。

在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。

此时电容元件经过电阻R 开始放电。

此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。

(a) (b)图5－2 RC 电路的零输入响应电路及u C 、u R 、i 随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t> 0时的电路微分方程为电容两端电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。

它的初始值为U 0，按指数规律衰减而趋于零。

一阶rc电路的过渡过程
嘿，朋友们！今天咱来聊聊一阶 RC 电路的过渡过程，这可有意思啦！
你想啊，一阶 RC 电路就像是一个有个性的小家伙。

在电源接通的
那一刻，它就开始了自己独特的表演。

电流啊，电压啊，就像一群调
皮的孩子，开始了它们的奇妙旅程。

刚开始的时候，电容就像个贪心的家伙，拼命地吸收电荷，电流也
像个急性子，呼呼地往前冲。

可随着时间慢慢推移，电容渐渐吃饱了，电流也变得不那么着急了。

这就好比你吃蛋糕，一开始大口大口吃，
后来慢慢就饱了，速度就降下来了嘛。

在这个过渡过程中，时间可是个关键角色呢！它就像个指挥家，掌
控着一切的节奏。

时间越久，电容充电越多，电压也逐渐升高，直到
达到一个稳定的状态。

这多像我们的成长啊，随着时间的流逝，我们
也慢慢变得成熟、稳定。

那这个过渡过程到底有多重要呢？这就好比一场比赛，起跑很关键，但途中的调整和坚持也同样重要。

如果没有这个过渡过程，电路可能
就会乱了套，就像一部没有剧情过渡的电影，会让人觉得很突兀。

而且哦，我们还可以通过一些方法来改变这个过渡过程呢！比如改
变电阻或者电容的值，就好像给这个小家伙穿上不同的衣服，它的表
现也会不一样哦。

这是不是很神奇？
想象一下，如果没有一阶 RC 电路的过渡过程，我们的很多电子设备还能正常工作吗？肯定不行啊！所以说，可别小瞧了这个看似简单的过渡过程，它可是有着大作用呢！
总之呢，一阶 RC 电路的过渡过程就像是一场奇妙的冒险，充满了惊喜和未知。

我们要好好去探索它，理解它，这样才能更好地利用它来为我们的生活服务呀！大家说是不是这个理儿呢？。

实验2 一阶电路的过渡过程实验2.1 电容器的充电和放电一、实验目的1.充电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出充电电压曲线图。

2.放电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出放电电压曲线图。

3.电容器充电电流的变化为时间函数，画出充电电流曲线图。

4.电容器放电电流的变化为时间函数，画出放电电流的曲线图。

5.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。

6.研究R和C的变化对RC电路时间常数的影响。

二、实验器材双踪示波器1台信号发生器1台0.1µF和0.2µF电容各1个1KΩ和2KΩ电阻各1个三、实验步骤1.在电子平台上建立如图2-1所示的实验电路，信号发生器和示波器的设置可照图进行。

示波器屏幕上的红色曲线是信号发生器输出的方波。

信号发生器的输出电压在+5V与0之间摆动，模拟直流电压源输出+5V电压与短路。

当输出电压为+5V时电容器将通过电阻R充电。

当电压为0对地短路时，电容器将通过电阻R放电。

蓝色曲线显示电容器两端电压Vab随时间变化的情况。

在下面V-T坐标上画出电容电压Vab随时间变化的曲线图。

作图时注意区分充电电压曲线和放电电压曲线。

2.用曲线图测量RC电路的时间常数τ。

T=0.1ms3．根据图2-1所示的R,C元件值，计算RC电路的时间常数τ。

T=R*C=1000*0.0000001=0.00001s=0.1ms4．在电子工作平台上建立如图2-2所示的实验电路，信号发生器和示波器按图设置。

单击仿真电源开关，激活实验电路，进行动态分析。

示波器屏幕上的红色曲线为信号发生器输出的方波。

方波电压在+5V和0V之间摆动，模拟直流电源电压为+5V与短路。

当信号电压为+5V时，电容器通过电阻R放电。

当信号电压为0V对地短路时，电容器通过电阻R放电。

蓝色曲线表示电阻两端的电压与时间的函数关系，这个电压与电容电流成正比。

在下面的V-T坐标上画出电阻(电容电流)随时间变化的曲线图。

作图时注意区分电容的充电曲线和放电曲线。