RCRLRLC电路动态与正弦稳态特性研究.docx

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RCRLRLC电路动态与正弦稳态特性研究

电路课程研究性实验报告

《RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究》

院校：

电气信息学院

专业班级:

学生组员：

指导老师：

胡鹤宇张向华

日期：

2020年6月20日

电路课程研究性实验

实验报告

（一）．实验目的：

1学习用示波器观察和分析RC，RL，RLC的电路的响应

2通过电路方波响应波形的观察，判别元件性质

3学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。

4学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析

5了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形

6.学习正确选用交流仪器和设备

7.掌握功率表、调压器的使用

8综合运用所学知识，自主完成实验，提高科学素养，增加实

验动手能力，提高积极思考问题解决问题的能力。

（二）实验内容：

一、电路动态过程研究

1.用示波器判别黑匣子元件性质，方法自选，并确定元件参数值；

2.RC电路的方波相响应：

在RC电路中，用示波器观察RC电路方波信号响应波形。

图2所示的波形为电路时间常数τ小于周期的情况。

用实验情况估算RC电路时间常数,线路自定。

3.RL方波响应电路及时间常数估算，线路自定。

4.RLC电路方波响应：

用示波器观察RLC串联电路的方波响应、i波形

5.用EWB仿真软件，观察RLC串联电路的方波响应、i波形。

要求讨论等幅震荡的条件

二、R、L、C元件参数的测量

1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质；

2.用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数，讨论实验误差引起的原因。

3.用EWB仿真软件分别测量R、L、C元件交流的参数，方法自定，试验线路自拟。

三、正弦电源下电路稳态特性的研究

1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。

2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。

3.用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。

（三）实验要求

1.自拟实验线路，并画出具体实验线路。

2.自拟记录表格记录有关实验数据。

3.记录示波器，观察电压，电流波形。

4.研究性实验报告参考平常实验报告形式，包括项目组人员及分工；主要内容简述目的；实验线路；实验数据和波形，曲线；实验结果与分析；实验问题的处理与心得等；所选仪器与设备型号等。

5.鼓励增加自己感兴趣的实验内容或自选实验项目。

（四）实验任务

1．电路动态过程研究

（1）用示波器判别黑匣子元件性质，方法自选，并确定元件参数值；

电路原理图如下图所示:

若黑匣子为电阻，则元件的波形图为：

若黑匣子元件是电容元件，则元件的波形图为：

若黑匣子元件是电感元件，则元件波形图为：

（2）RC电路的方波响应：

在RC电路用示波器观察RC电路信号响应波形。

用实验方法估算RC电路时间常数，线路自定。

电路仿真图如下图所示:

所得方波图形为:

充电时间常数

T=R1R2*C/（R1+R2）

放电时间常数

T=R2*C

（3）RL方波响应及时间常数估算，线路自定。

实验仿真图如下图所示：

所得电感电压波形图：

充电时间常数

T=L*（R1+R2）/R1R2;

放电时间常数

T=L/R2;

（4）RLC电路方波响应：

用示波器观察RLC串联电路的方波响应Uc,i波形。

仿真电路模型如图所示：

Uc,i方波响应：

2.R.L.C元件参数的测量

（1）用电流电压表判别黑匣子元件性质；

1.调压器提供实验电压，电压表监测元件电压，电流表监测元件电流，在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，若电流表读数增大则被测元件为容性；反之为感性。

实验结果

据图将电压表和电流表的示数记录到表-1中

电压

电流

电容器并入前

电容器并入后

（2）用交流电压表。

电流表及功率表分别测量R.L.C元件的交流参数，讨论误差产生的原因。

1.如下图为电压线圈支路前接法：

由图可求功率表的读数

PW=PL+I²（RA+RWA）

因而产生误差△P

△P=I²（RA+RWA）

PL为ZL上的功率，为了减少测量误差，应使I²（RA+RWA）越小越好，故这种电路适用于RL≥（RA+RWA）的场合

2.如下图为功率表后接的方法测量R.L.C的交流参数（电阻。

电容。

电感相互调换即可）：

电压线圈支路前接法和电压线圈支路后接法是一种对偶电路，则分析方法可采用对偶原理。

由上图可求功率表的读数

PW=PL+U²（1/RV+1/RWV）

因而产生的误差△P

△P=U²（1/RV+1/RWV）

为减小误差，应使△P越小越好，这种电路适用于：

RWV≥RL,RV≥RL。

3.实验表格及其数据

接后式：

测试记录

负载类型

U/V

I/A

P/W

电压线圈前接

16.0

0.067

1.38

电阻器

17.8

0.090

1.32

电感器

73

0.010

1.37

电容器

3.正弦电源下电路稳态特性的研究

（1）用示波器分别观察R.L.C元件的在正弦电压情况下响应u,i的波形。

电阻仿真电路图如下图所示：

U,i波形图：

电感仿真电路图如下图所示：

U,i波形图：

电容仿真电路图如下图所示：

U,i波形图：

（2）用示波器分别观察R.L.C元件串联的在正弦电压情况下感性。

容性和电阻性响应u,i波形。

容性电路响应仿真电路图及其u.i波形：

感性电路响应仿真电路图及其u.i波形：

电阻性电路响应仿真电路图及其u.i波形：

（五）实验设备：

双线示波器1台

信号发生器1台

黑匣子1台

电阻箱2个

电容器1个

电感器1个

电压表1个

电流表1个

功率表1个

电容箱1个

单向调压器1台

（六）心得与体会：

　　一个长学期的电路原理，让我学到了很多东西，从最开始的什么都不懂，到此刻的略懂一二。

　　在学习知识上面，开始的时候完全是老师讲什么就做什么，感觉速度还是比较快的，跟理论也没什么差距。

但是之后就觉得越来越麻烦了。

从最开始的误差分析，实验报告写了很多，但是真正掌握的确不多，到最后的回转器，负阻，感觉都是理论没有很好的跟上实践，很多状况下是在实验出现象以后在去想理论。

在实验这门课中给我最大的感受就是，必须要先弄清楚原理，在做实验，这样又快又好。

　　在养成习惯方面，最开始的时候我做实验都是没有什么条理，想到哪里就做到哪里。

比如说测量三相电，有很多种状况，有中线，无中线，三角形接线法还是Y形接线法，在这个实验中，如果选取恰当的顺序就能够减少很多接线，做实验就应要有良好的习惯，就应在做实验之前想好这个实验要求什么，有几个步骤，就应怎样安排才最合理，其实这也映射到做事情，不管做什么事情，就应都要想想目的和过程，这样才能高效的完成。

电原实验开始的几周上课时间不是很固定，实验报告也累计了很多，第一次感觉有那么多实验报告要写，在交实验报告的前一天很多同学都通宵了的，这说明我们都没有合理的安排好自己的时间，我就应从这件事情中吸取教训，合理安排自己的时间，完成就应完成的学习任务。

这学期做的一些实验都需要严谨的态度。

在负阻的实验中，我和同组的同学连了两三次才把负阻链接好，又浪费时间，又没有效果，在这个实验中，有很多线，很容易插错，所以要个性仔细。

　　在最后的综合实验中，我更是受益匪浅。

我和我组员分工合作，各自完成自己的模块。

　电路原理实验最后给我留下的是：

严谨的学习态度。

做什么事情都要认真，争取一次性做好，人生没有太多时间去浪费。