RC串联电路的暂态过程的研究

RC串联电路的暂态过程的研究摘要：在RC暂态过程研究中探究在R取不同值时，观察示波器充放电时UC和UR波形变化，探究在RC串联电路中任意时刻UC和UR与输入方波UI都满足电压平衡UI=UC+UR的关系，在高频和低频的两种情况下，记录电容两端的波形，发现电容具有高频短路低频开路的特性。关键词：RC串联电路、暂态过程、实验由电阻和电容组成的电路在阶跃电压的作用下，电容上的电压不会瞬间突变，而要有一个变化过程，这种从一种稳态变到另一种稳态所经历的过程叫做暂态过程，也叫过渡过程1、RC串联电路原理在由R、C组成的电路中，暂态过程是电容的充放电的过程．其中信号源用方波信号．在上半个周期内，方波电压+E，其对电容充电；在下半个周期内，方波电压为零，电容对地放电．充放电过程中的回路方程分别为

通过以上二式可分别得到UC、UR的解。在充电时UC是随时间t按指数函数规律增长，而电阻电压UR随时间t按指数函数规律衰减。在放电时也时都随时间t按指数函数规律衰减．物理量RC=τ具有时间的量纲，称为时间常数，是表征暂态过程进行得快慢的一个重要物理量．与时间常数τ有关的另一个在实验中较容易测定的特征值，称为半衰期T1/2，即当UC（t）下降到初值（或上升至终值）一半时所需要的时间，它同样反映了暂态过程的快慢程度，与t的关系为

T1/2

=τln2=0.693τ（或τ=1.443T1/2）2、在实验中测电容两段的波形当频率很高方波发生器上的方波频率为f=20.43khz根据R=N/2Cf①N=0.05R1=0.05/2x108x20.43x103=122T1/2=0.1x20x10-6τ=1.443T1/2=1.4434x10-6②N=0.2R2=0.2/2x108x20.43x103=489T1/2=0.15x20x10-6τ=1.443T1/2=4.329x10-6③N=2AR3=2/2x108x20.43x103=4895T1/2=1x20x10-6τ=1.443T1/2=2.1645x10-5④N=5A4=R3=5/2x108x20.43x103=12237T1/2=1x20x10-6τ=1.443T1/2=2.1645x10-5正确度比较：A2<A1<A3<A42.当频率很低时F=4.0khz根据R=N/2Cf①N=0.05AR1=0.05/2x108x4.0x103=625T1/2=0.1x50x10-6τ=1.443T1/2=7.125x10-6②N=0.2AR2=0.2/2x108x4.0x103=2500T1/2=0.3x50x10-6τ=1.443T1/2=2.1645x10-5③N=2AR3=2/2x108x4.0x103=25000T1/2=0.8x50x10-6τ=1.443T1/2=5.772x10-5④N=5AR4=5/2x108x4.0x103=62500T1/2=0.4x0.1x10-3τ=1.443T1/2=5.772x10-5正确度比较：A2<A1<A3<A43、实验结论与的图像合成为方波①即在任意时刻都满足UI=UC+UR。②当N很大时，即τ》TK时，UC和UR的波形与理论值相差甚远，即此