實驗3RC一階電路響應研究實驗報告

1、電路與電子學實驗3 RC一階電路響應研究班級：12計師 學號： 2012035144023 姓名：黃月明 一、 實驗目的1 加深理解RC電路過渡過程的規(guī)律及電路參數(shù)對過渡過程的理解2 學會測定RC電路的時間常數(shù)的方法方波發(fā)生器+-RCuC+-示波器12EXTu圖10.5ms10V1ms(a)(b)3 觀測RC充放電電路中電阻和電容電壓的波形圖4二、 實驗原理與說明1、RC電路的時間常數(shù)如圖1所示。將周期性方波電壓加于RC電路，當方波電壓的幅度上升為U時，相相當于一個直流電壓源Us對電容C充電，當方波電壓下降為零時，相當于電容C通過過電阻R放電。RC電路的充電過程，RC電路的時間常數(shù)用表示，=R

2、C，的大小決定了電路充放電時間的快慢。對充電而言，時間常數(shù)是電容電壓從零增長到63.2% Us所需的時間；RC電路的放電過程，對放電而言，是電容電壓從Us下降到36.8%Us所需的時間。2、 微分電路和積分電路圖1的RC充放電電路中，當電源方波電壓的周期T >>時，電容器充放電速很快，若 >> ，在電阻兩端的電壓= ，這就是說電阻兩端的輸出電壓與輸入電壓的微分近似成正比，此電路即稱為微分電路。當電源方波電壓的周期T<<時，電容器充放電速度很慢，又若 << ，在電阻兩端的電壓= = ，這就是說電容兩端的輸出電壓與輸入電壓的積分近似成正比，此電路稱為

3、積分電路。三、 實驗步驟1 時間常數(shù)的測定（1） 實驗線路見圖1，取R=100，C=1F，f=1kHz，Us=10v，測量從零上升到63.2%Us所需的時間，亦即測量充電時間常數(shù)1；再測量從Us下降到36.8%Us所需的時間，亦即測量放電時間常數(shù)2；將1，2記入下面空格處。充電過程中： 計算：63.2% Us =_6.32V_； 測量：1=_0.178ms_；放電過程中： 計算：36.8% Us =_3.68V_； 測量：2=_0.158ms_。（2） 實驗線路見圖1，R取51，電容C取10F，實驗方法同步驟（1）。觀測電容充電過程中電壓變化情況，試用時間常數(shù)的概念，比較說明R、C對充放電過程

4、的影響與作用。根據(jù)（1）畫圖如下波形圖如下：若R=51Ohm，則對比如下根據(jù)（2）要求畫圖如下波形圖如下2 觀測微分和積分電路輸出電壓的波形按圖1接線，取R=1 k，C=10F（= RC = 10ms），電源方波電壓的頻率為1kHz，幅值為1V（T=1/1000=1 ms <<），在電容兩端的電壓即為積分輸出電壓，將方波電壓輸入示波器的YB通道，輸入示波器的YA通道，觀察并描繪和的波形圖。再將圖1中R和C的位置互換，取C=10F，R=51（= RC = 0.51ms），電源方波電壓同上（T=1/1000=1 ms >>），在電阻兩端的電壓UR即為微分輸出電壓，將輸入示波

5、器的YB通道，UR輸入示波器的YA通道，觀察并描繪和UR的波形圖。 u(V) u(V)0 t(s) 0 t(s) uc(V) uR(V)0 t(s) 0 t(s) 積分輸出電壓 微分輸出電壓當R=1k,C=10F時，即RC=10ms>>1ms當R=51，C=10F時，即RC=51*0.01=0.51s<<1ms 并且將R和C調換位置 若將C換成1F則對比波形圖如下四、 注意事項1 電解電容器有正負極性，使用時切勿接錯。2 每次做RC充電實驗前，都要用導線短接電容器的兩極，以保證其處電壓為零。五、 分析和討論1 根據(jù)實驗結果，分析RC電路中充放電時間的長短與電路中RC元件參數(shù)的關系。2 通過實驗說明RC串聯(lián)電路在什么條件下構成微分電路，積分電路。3 將方波信號轉換為尖脈沖信號，可通過什么電路來實現(xiàn)？對電路參數(shù)有什么要求？4 將方波信號轉換為三角波信號，可通過什么電路來實現(xiàn)？對電路參數(shù)有什么要求？ 1.答：對充電而言，時間常數(shù)（RC） 是電容電壓Uc從零增長到63.2%Us所需的時間；對放電而言，是電容電壓Uc從Us下降到36.8%Us所需要的時間。2.當時間常數(shù)遠大于