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阶电路的过渡过程
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
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