阶电路的过渡过程.docVIP

实验2 一阶电路的过渡过程 实验2.1 电容器的充电和放电 一、实验目的 1.充电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出充电电压曲线图。 2.放电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出放电电压曲线图。 3.电容器充电电流的变化为时间函数，画出充电电流曲线图。 4.电容器放电电流的变化为时间函数，画出放电电流的曲线图。 5.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。 6.研究R和C的变化对RC电路时间常数的影响。 二、实验器材 双踪示波器 1台 信号发生器 1台 0.1μF和0.2μF电容 各1个 1KΩ和2KΩ电阻 各1个 三、实验步骤 1.在电子平台上建立如图2-1所示的实验电路，信号发生器和示波器的设置可照图进行。示波器屏幕上的红色曲线是信号发生器输出的方波。信号发生器的输出电压在+5V与0之间摆动，模拟直流电压源输出+5V电压与短路。当输出电压为+5V时电容器将通过电阻R充电。当电压为0对地短路时，电容器将通过电阻R放电。蓝色曲线显示电容器两端电压Vab随时间变化的情况。在下面V-T坐标上画出电容电压Vab随时间变化的曲线图。作图时注意区分充电电压曲线和放电电压曲线。 2.用曲线图测量RC电路的时间常数τ。T=0.1ms 3．根据图2-1所示的R,C元件值，计算RC电路的时间常数τ。 T=R*C=1000*0.0000001=0.00001s=0.1ms 4．在电子工作平台上建立如图2-2所示的实验电路，信号发生器和示波器按图设置。单击仿真电源开关，激活实验电路，进行动态分析。示波器屏幕上的红色曲线为信号发生器输出的方波。方波电压在+5V和0V之间摆动，模拟直流电源电压为+5V与短路。当信号电压为+5V时，电容器通过电阻R放电。当信号电压为0V对地短路时，电容器通过电阻R放电。蓝色曲线表示电阻两端的电压与时间的函数关系，这个电压与电容电流成正比。在下面的V-T坐标上画出电阻(电容电流)随时间变化的曲线图。作图时注意区分电容的充电曲线和放电曲线。 5.根据R的电阻值和曲线图的电压读数，计算开始充电时的电容电流Ic. Ic=V/R=5/1000A=0.005A 6．根据R的电阻值和曲线图的电压读数，计算开始放电时的电容电流Ic.Ic=0A 7．用曲线图测量RC电路的时间常数τ。T=0.1ms 8.将R改为2KΩ。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。用曲线图测量新的时间常数τ。T=0.2ms 9.根据新的电阻值R，计算图2-2所示的RC电路的新时间常数τ。 T=R*C=2000*0.0000001s=0.2ms 10.将C改为0.2μF,信号发生器的频率改为500HZ。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。从曲线图测量新的时间常数τ。T=0.2ms 11.根据R和C的新值，计算图2-2所示的RC电路的新时间常数τ。 T=R*C=1000*0.2*0.0000001=0.2ms 四、思考与分析 1.在步骤1中，当充满电后电容器两端的电压Vab有多大？与电源电压比较情况如何？放完电后电容器两端的电压Vab是多少？Vab=5V等于电源电压 Vab=0V 2.在步骤2，3追踪时间常数τ的测量值与计算值比较情况如何？相同 3.充满电后流过电容器的电流是多少？0.005A 4.步骤7中时间常数的测量值与步骤3中的计算值比较情况如何？一样 5.改变R的阻值对时间常数有什么影响？R与T成正比，R增大时间，常数也增大 6.改变C的容量对时间常数有什么影响？c增大时间常数也增大，c和时间常数成正比 实验2.2 电感中的过渡过程 一、实验目的 1.当电感中的电流增大时确定电感电流随时间变化的曲线图。 2.当电感中的电流减小时确定电感电流随时间变化的曲线图。 3.当电感中的电流增大时确定电感两端的电压随时间变化的曲线图。 4.当电感中的电流减小时确定电感两端的电压随时间变化的曲线图。 5.测量RL电路的时间常数并比较测量值和计算值。 6.研究R和L元件值变化时对RL电路时间常数产生的影响。 二、实验器材 双踪示波器 1台 信号发生器 1台 100mH,200mH电感 各1个 1KΩ,2KΩ电阻 各1个 三、实验步骤 1.在电子工作平台