实验三 RLC串联电路的暂态过程实验报告

1、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】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t的物理意义。用示波器观察RLC串联电路的暂态过程，理解阻尼振动规律。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。RC电路的暂态过程。电路如图所示：1 Ku _LR UR观测Uc波形时：方波信号

2、500Hz输出；分别取：第一组R=1000Q, C=0.5uF，第二组 R=500Q, C=0.2uF；用示波器观测波形后，我们在坐标纸上绘制了 U、Uc、UR的 波形图，从图中可以看到：U、UR、Uc三者周期、相位均相同。且 U广U-Uc。U、Uc都是呈指数型变化的，然而U比Uc变化的缓一 些。在阶跃电压的作用，Uc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U的峰值。而事实上，我们

3、看到R的波形图中UR的峰值小于2U，这可能是由于：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.数字示波器记录的数据精确度有限造成误差。数字示波器系统存在内部系统误差。外界扰动信号会对示波器产生影响。电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差。电源电压不稳定.测量RC串联电路的时间常数：我们取一个峰值处为，取与其最 近的一个零点处为t，调节示波器将t和t时间段的波形放大到合适212大小，从光屏上测出半衰期（此时 Uc=E/2）t为92.0s，通过公式Uc=E - e-t/T

4、,计算出时间常数为132.73s。RL电路暂态的观测：观测方法与RC电路暂态过程的观测方法类似，分别测试了两 组数据：第一组 R=200Q，L=0.02H，第二组 R=40Q，L=0.04。从图 中可以看到：U、U、U三者周期、相位均相同，且三者都是呈指 数型变化。此时观测到U、UR、UL三者的峰值不同。从波形图可看 出，RL串联电路中的电流是不能突然变化，而电感两端的电压是能 够突然变化的。RL串联电路中，电压与电流的快慢与时间常数有关。通过与测 量RC中时间常数的类似方法，可以测出相应的时间常数。所测的时 间常数可能会偏小，原因是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。六心得体会通过此次试验，让我们学会了用示波器来观测RC和RL的暂态过