6电路理论实验报告一阶电路的响应研究61.docx
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6电路理论实验报告一阶电路的响应研究61
电路理论》实验报告
专业班级：
自动化1904姓名：
刘卓学号：
201901020428实验室名称：
电工技术实验室指导老师：
胡鹤宇、张向华实验日期：
2020年6月
15日星期一
实验六：
一阶电路的响应研究
一、实验目的
1、学习用示波器观察和分析RC电路的响应；
2、掌握一阶电路时间常数的测量方法；
3、了解电路参数对电路动态过程的影响。
二、实验仪器
THGE-1型实验台、信号发生器、示波器、电阻实验箱等。
三、实验原理
1、一阶电路
含有电感、电容储能元件的电路，其响应可由微分方程求解。
如果含有储能元件的电路所列写的是一阶微分方程，相应的电路称为一阶电路。
2、RC电路的零输入响应
RC电路属于一阶电路，如果没有输入信号作激励，由储能元件的初始储能产生的响应称为零输入响应。
图1（a）电路中，电容的初始电压uc0U0，微分方程为：
RCducuc0
dtc
微分方程的解为
-t-t
ucU0eRCU0et0
上式中=RC称为时间常数。
RC电路的零输入响应反映了电容对电阻的放电过程，其uc的波形见图1（b）所示。
图1RC电路的零输入响应
3、RC电路的零状态响应如果储能元件的初始储能为零，由输入信号作激励引起的响应为零状态响应。
图2（a）电路中，
设激励为直流电压源，列写微分方程为：
duc
RCddutc+uc=Ust0
微分方程的解为
-t-t
uc=Us1-eRC=Us1-e-t0
RC电路的零状态响应反映了电容经电阻充电的过程，其uc的波形见图2（b）所示。
RC
4、RC电路全响应如果储能元件的初始储能不为零，输入信号也不为零，它们共同引起的响应称为全响应电路的全响应有两种表达形式：
图3RC电路的方波响应
6、RC电路时间常数可以从充电或放电曲线上估算。
设时间坐标单位t已确定，对于充电曲线［见图4（a）］，其幅值上升到终值的63.2%所对应的时间为一个。
对于放电曲线［见图4（b）］，其幅值下降到初值的36.8%所对应的时间为一个。
图4RC电路的充电和放电曲线
四、实验任务及要求
1、RC电路方波响应：
实验观察图5所示RC电路的方波响应。
图5RC电路方波响应测试电路图
2、实验前预习及实验仿真要求：
五、实验步骤及原始数据记录
1、按照图5所示电路接线，取方波信号周期T=5ms。
当C一定，改变R，在RCT2、RCT2、第3页共7页
RCT2三种情况下用示波器观察uC、i的波形并记录。
（1）当R=5kΩ，r=50Ω，C=0.1μF时的uC、i的波形
2）当R=25kΩ，r=100Ω，C=0.1μF时的uC、i的波形
3）当R=50kΩ，r=100Ω，C=0.1μF时的uC、i的波形
六、实验数据处理
3、在下面的方格纸上作出R=50kΩ，r=100Ω，C=0.1μF时的uC、i的波形。
七、实验总结及思考题
1、比较实验测得的时间常数与理论计算的时间常数的差异，分析产生误差的原因。
2、根据测得的波形，讨论时间常数对uC、i的波形有何影响？
3、根据实验中在三种情况下获得的波形，分析RC电路参数满足什么条件称微分电路？
满足什么条件称积分电路？
4、当电路储能元件具有初始储能时接通直流电源，RC电路是否有可能出现无动态过程现象，为什么?
第一问答：
时间常数τ是指电路输入阶跃信号时，电路输出波形中从10%稳态值上升至90%
稳态值的时间间隔。
为了减小误差，你可多次测量求平均。
第二问答：
时间常数越大，电路达到稳态的时间越长，过渡过程也越长。
第三问答：
在R上取电压信号作为输出就是微分，在C上取电压信号作为输出就是积分第四问答：
这种情况是可能的,比如说吧,一个简单的RC电路接直流电源E.该回路由一个开关S控制首先闭合开关,足够长时间（电容充电完毕,电容电压等于电源电压E）,然后闭合开关,电容被断开,无放电回路再次闭合开关,很明显,电路直接进入稳态,电容端电压无变化这也适用于交流电源假定也是以上同一电路,直流电源换成交流电源首先闭合开关,足够长时间（电容充电完毕,电容电压等于电源电压Esinat,进入稳态）,假定在交流电源正向峰值时刻断开S,无放电回路
然后在任意一个交流电源正向峰值时刻闭合S,电路直接进入稳态
评价项目
优
良
中
及格
不及格
实验成绩评定为：
□优□良□中□及格□不及格
指导老师签名：
实验预习
实验操作
实验报告
日期：
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