2024年电子实验报告.docx

试验2一阶电路的过渡过程

试验2.1电容器的充电和放电

一、试验目的

1.充电時电容器两端电压的变化為時间函数，画出充电电压曲线图。

2.放电時电容器两端电压的变化為時间函数，画出放电电压曲线图。

3.电容器充电电流的变化為時间函数，画出充电电流曲线图。

4.电容器放电电流的变化為時间函数，画出放电电流的曲线图。

5.测量RC电路的時间常数并比较测量值与计算值。

6.研究R和C的变化对RC电路時间常数的影响。

二、试验器材

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、试验准备

在图2-1和图2-2所示的RC电路中，時间常数τ可以用电阻R和电容C的乘机来计算。因此

τ=R

图2-1电容器的充电电压和放电电压

在电容器充电和放电的过程中电压和电流都会发生变化，只要在充电或放电曲线图上确定产生总量变化63%所需要的時间，就能测出時间常数。

用电容器充电电压曲线图测量時间常数的另一种措施是，假定在整个充电期间电容器两端的电压以充电時的速率持续增長，当增大到充斥电的电压值時，这个時间间隔就等于時间常数。或者用电容器放电电压曲线图来测量，假定在整个放电期间电容器两端的电压以初放电時的速率持续减少，当减少到零時，这个時间间隔也等于時间常数。

在图2-2中流过电阻R的电流IR与流过电容器的电流IC相似，这个电流可用电阻两端的电压VR除以电阻R来计算。因此

IR=Ic=VR/R

图2-2电容器的充电电流和放电电流

四、试验环节

1.试验图如下

2.用曲线图测量RC电路的時间常数τ。

τ=121.6799μs

3．根据图2-1所示的R,C元件值，计算RC电路的時间常数τ。

τ=RC=100.0μs

4．在电子工作平台上建立如图2-2所示的试验电路，信号发生器和示波器按图设置。单击仿真电源开关，激活试验电路，进行动态分析。示波器屏幕上的紅色曲线為信号发生器输出的方波。方波电压在+5V和0V之间摆动，模拟直流电源电压為+5V与短路。当信号电压為+5V時，电容器通过电阻R放电。当信号电压為0V对地短路時，电容器通过电阻R放电。藍色曲线表达电阻两端的电压与時间的函数关系，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)随時间变化的曲线图。作图時注意辨别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，计算开始充电時的电容电流Ic.

Ic=5.0/1000A=5mA

6．根据R的电阻值和曲线图的电压读数，计算开始放电時的电容电流Ic.

Ic=-5.0/1000A=-5mA

7．用曲线图测量RC电路的時间常数τ。

τ=106.6052μs

8.将R改為2KΩ。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。用曲线图测量新的時间常数τ。

τ=198.4805μs

9.根据新的电阻值R，计算图2-2所示的RC电路的新時间常数τ。

τ=200μs

10.将C改為0.2μF,信号发生器的频率改為500HZ。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。从曲线图测量新的時间常数τ。

τ=392.4393μs

11.根据R和C的新值，计算图2-2所示的RC电路的新時间常数τ。

τ=RC=400μs

五、思索与分析

1.在环节1中，当充斥电后电容器两端的电压Vab有多大？与电源电压比较状况怎样？放完电后电容器两端的电压Vab是多少？

Vab=4.9765V

与电源电压基本相等

Vab=0

2.在环节2，3追踪時间常数τ的测量值与计算值比较状况怎样？

两者值相差不大

3.充斥电后流过电容器的电流是多少？

I=5mA

4.环节7中時间常数的测量值与环节3中的计算值比较状况怎样？

两者值相差不大

5.变化R的阻值对時间常数有什么影响？

与R的阻值成正比

6.变化C的容量对時间常数有什么影响？

与C的容量成正比

试验2.2电感中的过渡过程

一、试验目的

1.当电感中的电流增大時确定电感电流随時间变化的曲线图。

2.当电感中的电流减小時确定电感电流随時间变化的曲线图。

3.当电感中的电流增大時确定电感两端的电压随時间变化的曲线图。

4.当电感中的电流减小時确定电感两端的电压随時间变化的曲线图。

5.测量RL电路的時间常数并比较测量值和计算值。

6.研究R和L元件值变化時对RL电路時间常数产生的影响。

二、试验器材

双踪示波器1台

信