RC一阶电路的响应

RC一阶电路的响应

实验目的 实验要求

知识点

难点指导

RC一阶电路的响应 RC一阶电路的响应实验目的1、研究 、 研究RC电路在零输入， 阶跃激励和方波激励情况下， 电路在零输入， 电路在零输入 阶跃激励和方波激励情况下， 响应的基本规律和特点。 响应的基本规律和特点。 2、学习用示波器观察分析电路的响应。 、学习用示波器观察分析电路的响应。

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实验原理说明1、一阶RC电路对阶跃激励的零状态响应就是直流电源经 、一阶 电路对阶跃激励的零状态响应就是直流电源经 电阻R向 充电 对于图9-1所示的一阶电路 充电。 所示的一阶电路,当 时开关 时开关K 电阻 向C充电。对于图 所示的一阶电路 当t=0时开关 由位置2转到位置 由方程： 转到位置1,由方程 由位置 转到位置 由方程：dU C U C + RC = US dt

t ≥0

初始值： 初始值：

UC ( 0 ) = 0

可得出电容和电流随时间变化的规律： 可得出电容和电流随时间变化的规律：

U C (t )

t = U S 1 e τ

t ≥0

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U S τt i (t ) = e R

t≥0

上述式子表明,零状态响应是输入的线形函数。 上述式子表明 零状态响应是输入的线形函数。其中 零状态响应是输入的线形函数 τ=RC,具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路 ，具有时间的量纲，称为时间常数， 过渡过程快慢程度的物理量。 越大， 过渡过程快慢程度的物理量。τ越大，暂态响应所待续的 时间越长。反之， 越小，过渡过程的时间越短。 时间越长。反之，τ越小，过渡过程的时间越短。

图9-1

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2、电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响 、电路在无激励情况下， 应称为零输入响应。 应称为零输入响应。 即电容器的初始电压经电阻R放电 在图9-1中 让开关K 放电。 即电容器的初始电压经电阻 放电。在图 中，让开关 于位置1,使初始值U 再将开关K转到位置 转到位置2。 于位置 ，使初始值 C(0-)=U0,再将开关 转到位置 。 ) 电容器放电由方程： 电容器放电由方程：U C + RC duc =0 dt

t ≥0

可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律： 可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：uc ( t ) = uc ( 0 ) et

t

τ

t ≥0

uC (t ) =

uC ( 0 ) e R

τ

t ≥0

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3、对于 、 对于RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方 电路的方波响应， 电路的方波响应

波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。 波周期时 ，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。 方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入， 方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状 态响应，方波的后沿相当于在电容具有初始值U 态响应，方波的后沿相当于在电容具有初始值 C(0-)时 ) 把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。 把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。 由于方波是周期信号， 由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的 图形，以便于定量分析。 图形，以便于定量分析。本实验采用的方波信号的频率为 1000Hz。 。

实验设备1、电工实验装置：DG012T、DY04、DG053T、DY05N 、电工实验装置： 、 、 、 2、示波器 、

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实验内容1、RC电路充电 、 电路充电 按图9-2接线 接线。 电源和DG012T板上的电压表和 ● 按图 接线 。 将 DY04电源和 电源和 板上的电压表和 秒表的电源接通。 秒表的电源接通。 首先将开关扳向3,使电容放电，电压表显示为0.0。 ● 首先将开关扳向 ，使电容放电，电压表显示为 。 将开关置于停止位上2,按清零按钮使秒表置零。 ● 将开关置于停止位上 ，按清零按钮使秒表置零。 将开关扳向1位开始计时 ， 当电压表指示的电容电压U 将开关扳向 位开始计时， 当电压表指示的电容电压 C 达 位开始计时 到表9-1中所规定的某一数值时 将开关置于2点 中间点) 中所规定的某一数值时， 到表 中所规定的某一数值时， 将开关置于 点 ( 中间点 ) 用秒表记下时间填在表9-1中 然后开关置于1点 ，用秒表记下时间填在表 中 ， 然后开关置于 点， 重复上 述实验并记下各时间。 述实验并记下各时间。 注意：开关断开的时间尽量要短， 注意：开关断开的时间尽量要短，否则电容放电造成电容 两端的电压下降。 两端的电压下降。

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图9-2UC(V) V 充电时间t1(s) 3 4 5 6 7 8 9

表9-1

RC电路充电 电路充电

2、RC电路放电 、 电路放电 将电容充电至10V电压，按清 …… 此处隐藏：852字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……