实验十五一阶电路过渡过程的研究

实验十五一阶电路过渡过程的研究河南理工大学电工电子实验中心一、实验目的1.研究一阶网络的零状态响应和零输入响应的基本规律及其特点2.加深对RC电路过渡过程的理解，并观察电路参数对响应的影响。3.学习利用示波器观察RC电路充电、放电的过渡过程及测定其时间常数τ的方法。河南理工大学电工电子实验中心二、实验仪器设备1.智能电工实验装置1套2.信号源1台3.双踪示波器1台河南理工大学电工电子实验中心三、实验原理1、RC电路的过渡过程零输入响应零状态响应河南理工大学电工电子实验中心波形图零状态响应零输入响应tUc(t)Uc(t)UsUs0.632Us0.368Us0τ2τ3τ4τ5τt0τ2τ3τ4τ5τ河南理工大学电工电子实验中心2、用示波器测定时间常数τ利用示波器上的坐标可以确定时间常数τ。调整Y轴增益，使电容C充电后，其电压幅值为5.5格，电容电压上升到电压幅值的63.2％时(即5.5×63.2％=3.5格)对应的时间恰好为τ。同样当电容放电时，电压下降到电压幅值的36.8％时(5.5×36.8％=2个格)时对应的时间恰好为τ。河南理工大学电工电子实验中心四、实验内容与要求1、首先用示波器观察输入方波信号，调节电压为5V，f＝0.2~2kHz，然后将信号接人电路。用示波器观察并描绘UR和UC的波形，并说明此波形为何波形，连线如图。R=1kΩC=0.1μFCH1示波器CH2河南理工大学电工电子实验中心2、零状态响应开关S先闭合，电路与直流稳压源Us＝10V相接，当开关S打开时，为电容充电。过渡过程开始，随时间增长，电容两端的电压Uc(t)逐渐增大，经3τ一5τ，过渡过程即充电过程结束，电路达到稳态。用示波器测UC的波形，记下响应的波形，记录数据，并用实验的方法计算出τ的值。开关S打开时为电容充电开关S先闭合河南理工大学电工电子实验中心3、零输入响应开关S先闭合，电路与直流稳压源Us=10V相接，当开关S打开时，电容储存的电场能开始释放，即电容放电。用示波器测UC的波形，记下响应的波形，记录数据，并用实验的方法计算出τ的值。开关S先闭合开关S打开时电容放电河南理工大学电工电子实验中心五、实验注意事项1.示波器与信号源的公共接地端一定要连接在一起。2.在观察Uc(t)和Ur(t)的波形时，其幅度相差很大，注意调节电压轴上面的小旋钮，以利于观察。河南理工大学电工电子实验中心六、实验报告要求1、绘出有关的实验接线图，并说明实验原理。2、根据示波器测量的一阶电路波形，在坐标纸上分别画出所测的实验结果曲线。3、对结果进行讨论和说明。河南理工大学电工电子实验中心七、思考题1、如何要用示波器观察一阶电路电阻电压的波形，应如何接线？2、在RC串联电路中，如果电路的时间常数τ=0.04s，则示波器的水平扫描速度“S/DIV”应为多少才能看到完整的波形？