RC电路充放电研究

实验五RC电路充放电研究【一】实验目得观察RC一阶电路得充放电现象。学习电路时间常数得测量方法。掌握有关微分电路与积分电路得概念。【二】实验方法①电路得过渡过程就是指从一种稳定状态转到另一种稳定状态所经历得变化过程,其变化十分短暂而且就是单次变化过程,对时间常数t较大得电路,可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动得轨迹。对时间常数T较小得电路,必须使这种单次变化得过程重复出现。为此,我们利用信号发生器输出得方波来模拟阶跃激励信号,即令方波输出得上升沿作为零状态响应得正阶跃激励信号;方波下降沿作为零输入响应得负阶跃激励信号,选择方波得重复周期远大于电路得时间常数T,就可以观测电路得过渡过程。②在阶跃信号下,RC-阶电路得零输入响应与零状态响应分别按指数规律衰减与增长,其变化得快慢决定于电路得时间常数T。③时间常数T得测定方法：a根据-阶微分方程得求解得知(2-38)当t=T时,U0=0、368U,此时所对应得时间就等于T。其零输入响应得波形如图2-30(a)测试电路如图2-30(b)-(b1)所示。b由零状态响应波形增长到0、632U所对应得时间就等于t。其测试电路及波形如图2-30(b)-(b2)与2-30(c)所示。(b2)(a) (b) (c)图2-30RC一阶电路与输入信号得周期T有着特定得要求。H3tr,tfRC串联电路,如果满足t=RC«T/2(T为方波脉冲中得重复周期)，且由R端作为响应输出,这就成了一个微分电路。(2-39)由式(2-39)可知：电路得输出信号电压与输入信号电压得微分成正比。电路如图图2-31微积分电路如将图2-31(a)中得R与C位置调换一下，即由C端作为响应输出,且当电路参数得选择满足t=RC>>T/2条件时,则称为积分电路。(2-40)由式(2-40)可知：电路得输出电压与输入电压得积分成正比。电路如图2-31(b)所示,时间常数对波形得影响【三】实验装置①双踪示波器；②信号发生器或信号源；③可调电阻、电容。【四】实验内容实验线路板如图2-32所示，分析电路确定激励与响应端口所在得位置;确定响应类型及元件得参数。在实验线路板上选取R=10kQ,C=1000pF组成如图2-30(b)所示得RC充放电电路,信号发生器输出得方波信号电压U=2V,频率f=lkHz,示波器探头将激励源U与响应U。得信号分别接至示波器得两个输入口丫人与丫b，在示波器上观察激励与响应得变化规律,来测时间常数工，并绘制波形。适当地改变电容或电阻值,观察波形变化情况,记录观察到得现象。③选取R=10kQ,00、47uF,观察并绘制响应得波形，继续增大C之值，定性地观察对响应得影响。选取R=100Q,C=0、luF组成如图2-31(a)所示得微分电路，在同样得方波激励信号作用下,观测并绘制激励与响应得波形。实验要点电子仪器得调节,动作要平缓,用力要适度。实验前,需熟读双踪示波器得使用说明,特别就是用双踪观察波形时,要特别注意开关,旋钮得操作与调节。②信号源得接地端与示波器得接地端要连在一起(称共地)。③示波器得辉度不应过亮,尤其就是光点长期停留在荧光屏上不动时,应将辉度调暗,以延长示波管得使用寿命。【五】问题本实验中，什么样得电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应与全响应得激励信号？已知RC一阶电路R=100kQ,C=0、01pF,试计算时间常数工，并根据工值得物理意义，拟定测量工得方案。何谓积分电路与微分电路，它们必须具备什么条件？想一想有与实用意义？10KO.luF30K一3300pFTI—工苕工三rlT-TX1-THnool-TX1-T力励激H日[---寸\1^°Q图2-32阻容选频网络实验板【六】实验要求①根据实验所得数