简单 RC 电路的过渡过程

1. 简单RC电路的过渡过程 教师：褚俊霞

2. 简单RC电路的过渡过程 实验目的 1、研究RC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。 2、学习用示波器观察分析电路的响应。

3. 简单RC电路的过渡过程 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电阻R向C充电。对于图1-6-1所示的一阶电路,当t=0时开关K由位置2转到位置1,由方程： 初始值： 可得出电容和电流随时间变化的规律：

4. 简单RC电路的过渡过程 上述式子表明,零状态响应是输入的函数。其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路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，τ越小，过渡过程的时间越短。 图1-6-1

5. 简单RC电路的过渡过程 2、电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。 即电容器的初始电压经电阻R放电。在图1-6-1中，让开关K于位置1，使初始值UC（0-）=U0，再将开关K转到位置2。电容器放电由方程： 可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：

6. 简单RC电路的过渡过程 3、对于RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，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，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UC（0-）时把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。 由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的图形，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、电工技术实验装置 SAC-DGI-1（SAC-DGII）：DY031 、 DY05N 、DG012T 、DG05-1、DY04 2、示波器V-252T

7. 简单RC电路的过渡过程 实验内容 1、RC电路充电 ● 按图1-6-2接线。将DY04电源和DG012T板上的电压表和秒表的电源接通。 ● 首先将开关扳向3，使电容放电，电压表显示为0.0。 ● 将开关置于停止位上2，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UC达到表9-1中所规定的某一数值时，将开关置于2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，重复上述实验并记下各时间。 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。

8. UC（V） 4.5 5 6.3 8.7 9.5 9.8 9.9 充电时间t1（s） 简单RC电路的过渡过程 图1-6-2 表1-6-1 RC电路充电 2、RC电路放电 将电容充电至10V电压，按清零按钮使秒表置零，将开关K置于3点，方法同上。数据记在表1-6-2中。

9. UC（V） 6 5 3.7 1.4 0.5 0.2 0.1 放电时间t1（s） 简单RC电路的过渡过程 表1-6-2 RC电路放电 3、用示波器观察RC电路的方波响应 ①调整信号发生器，使之产生1KHz、VP-P=2V的方波。 ②按图1-6-3接线。按下面3种情况选取不同的R、C值。 ⑴ C=0.01μF R=10KΩ ⑵C=0.47μF R=10KΩ ⑶C=0.01μF R=1KΩ。用示波器观察UC（t）和uR波形 的变化情况，并将其描绘下来。

10. 简单RC电路的过渡过程 图1-6-3 报告要求 1、用坐标纸描绘出电容充电及放电过程。 2、把用示波器观察到的各种波形画在坐标纸上，并做出必要的说明。