简单RC 电路的过渡过程

实验六简单RC电路的过渡过程

一、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。

二、原理及说明

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： Uc(0

-

)=0

可以得出电容电流随时间变化的规律：

上述式子表明，零状态响应是输入的线性函数。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，暂态响应所持续的时间越长，即过渡过程时间越长。反之，τ越小，过渡过程时间越短。

图6-1

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6-1中，让开关K于位置1，使初

始值Uc(0

-)=U

，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：

如用方波信号源激励，RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，前半周期激励作用时的响应就是零状态响应，得到电容充电曲线；而后半周期激励为0，相当于电容通过R放电，电路响应转换成零输入响应，得到电容放电曲线。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。充电曲线当幅值上升到最大值的63.2%和放电曲线幅值下降到初始值的36.8%所对应的时间即为一个τ，图6-2所示。

图6-2 方波激励作用下RC一阶电路电容电压波形

三、实验设备

1.电路实验箱

2.信号发生器

3.双踪示波器

四、实验内容

用示波器观察RC电路的方波响应。

认清实验线路板上R、C元件的布局及其标称值，个开关的通断位置等等。按下面三中情况选取不同的Ｒ、Ｃ值

1）R=10KΩ，C=1000PF 2）R=10KΩ，C=3300PF

3）R=30KΩ，C=3300PF

组成如图6-2所示的RC充放电电路，信号发生器的信号为方波信号，Um=3V，，将激励与响应的信号输入到示波器，测时间常数τ，观察并描绘响应波f=1KH

Z

形。

图6-2 RC充放电电路

五、实验报告

把用示波器观察到的各种波形画在坐标纸上，由曲线测得τ，并与计算结果做比较，做出必要的说明。

第4章 电路的过渡过程

第4章电路的过渡过程及换路定律本书此前所讨论的电路，不论是直流还是交流，电路的联接方式和参数值是不变的， 电源的输出是恒定的或周期性变化的，电路中的各部分电压也是恒定的或周期性变化的。电路的这种状态称之为稳定状态，简称稳态。 当电路接通、断开或电路各元件的参数变化时，电路中的电压、电流等都在发生改变，从原来的稳定状态变化到另一个新的稳定状态，这个过程称过渡过程。它不能瞬间完成，需要一定的时间（尽管往往是极短暂的），又称暂态过程。电路在过渡过程中的工作状态称暂态。 3.1 过渡过程的产生与换路定律 3.1.1．电路中产生过渡过程的原因 电路中之所以出现过渡过程，是因为电路中有电感、电容这类储能元件的存在。 图3-1（a）中，当接通电源的瞬间，电容C两端的电压并不能即刻达到稳定值U，而是有一个从合闸前的u C=0逐渐增大到u C=U（见图3-1（b））的过渡过程。否则，合闸后的电压将有跃变，电容电流i C=Cdu/dt将为无穷大，这是不可能的。 图3-1 RC串联电路 同样，对于电感电路，图3-2( a)中，当电源接通后，电路的电流也不可能立即跃变到U/R，而是从i L=0逐渐增大到i L=U/R（见图3-2(b)）这样一个过渡过程。否则，电感内产生的感生电动势e L=-Ldi/dt将为无穷大，也是不可能的。 图3-2 RL串联电路 过渡过程产生的实质是由于电感、电容元件是储能元件，能量的变化是逐渐的，不

能发生突变，需要一个过程。而电容元件储有的电场能W C =C 2/2 C u ，电感元件储有的磁场能W L =L 2/2L i ，所以电容两端电压u C 和通过电感的电流i L 只能是连续变化的。 因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容或电感的电路存在过渡过程。 产生过渡过程的内因：电路中存在储能元件 ,C L u i ； 外因：电路出现换路时，储能元件能量发生变化。 3.1.2．换路定律 电路工作状态的改变如电路的接通、断开、短路、改路及电路元件参数值发生变化等，称换路。由以上分析可知，换路瞬间，电容两端的电压u C 不能跃变，流过电感的电流i L 不能跃变，这即为换路定律。用t=0-表示换路前的终了瞬间，t=0+表示换路后的初始瞬间，则换路定律表示为 C C L L (0)(0)(0)0u u i i +-+-=? ?=? （） (2-86) 注意，换路定律只说明电容上电压和电感中的电流不能发生跃变，而流过电容的电 流、电感上的电压以及电阻元件的电流和电压均可以发生跃变。 换路定律的解释如下： 自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或释放需要一定的时间。所以 电容C 存储的电场能量21 2 Wc Cu =不能突变使得C u 不能突变；同样，电感 L 储 存的磁场能量21 2 L L W Li =不能突变使得L i 不能突变。 从电路关系分析（以图3-1为例）： C C C du E iR u RC u dt =+=+ 若c u 发生突变，c du i dt =∞?=∞，这是不可能的。 根据换路定律可以确定换路后过渡过程的初始值，其步骤如下： 1）分析换路前 (t=0-)电路，求出电容电压、电感电流，即u C （0-）、i L （0-）。 2）由换路定律确定u C （0+）及i L （0+）。 3）进而计算出换路后（t=0+）电路的各参数即过渡过程的初始值。 例 图3-2（a ）中，已知: R =1k Ω, L =1H , E =20 V ，开关闭合前i L =0A ，设t=0时开关闭合，求(0),(0)L L i u ++。 解：根据换路定律 (0)(0)0 A L L i i +-==

实验五--一阶RC电路的过渡过程实验

实验五一阶RC电路的过渡过程实验 一、实验目的 １、研究RC串联电路的过渡过程。 2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。 二、实验原理 电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变,就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变,而是需要一定的过渡过程(时间）的,这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 1、RC电路的零状态响应（电容C充电） 在图5-1（a)所示ＲC串联电路,开关Ｓ在未合上之前电容元件未充电,在ｔ= 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应,也就是电容充电的过程。 (a) (b) 图５-１RC电路的零状态响应电路及ｕC、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出ｔ 0时电路的微分方程为 电容元件两端电压为 其随时间的变化曲线如图5－１(ｂ) 所示。电压ｕc按指数规律随时间增长而趋于稳定值。 电路中的电流为 电阻上的电压为

其随时间的变化曲线如图5－1 (b)所示。 ２、RC电路的零输入响应（电容Ｃ放电） 在图5-2（ａ)所示，ＲC串联电路。开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压 ｕＣ= U0,电路处于稳定状态。在t = 0时将开关从位置2转换到位置１，使电路脱离电源，输入信号为零。此时电容元件经过电阻R开始放电。此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。 （a）(b) 图5-2 RC电路的零输入响应电路及u C、u R、ｉ随时间变化曲线 根据基尔霍夫电压定律，列出ｔ>０时的电路微分方程为 电容两端电压为 其随时间变化曲线如图5-２(ｂ)所示。它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。 τ =ＲC 式中τ = RＣ，叫时间常数,它所反映了电路过渡过程时间的长短，τ越大过渡时间就越长。 电路中的电流为 电阻上电压为 其随时间变化曲线如图5-２（b)所示。 3、时间常数τ 在RC串联电路中，τ为电路的时间常数。在电路的零状态(电容充电）响应上升到稳态值的6３.2%所需要时间为一个时间常数τ，或者是电路零输入（电容放电)响应衰减到初始值的36.8%所需要时间[2]。虽然真正电路到达稳定状态所需要的时间为无限大，但通常认为经过(３-5）τ的时间，过度过程就基本结束,电路进入稳态。

实验六 一阶RL电路的过渡过程实验

dt di L 实验六 一阶RL 电路的过渡过程实验 一、实验目的 1、研究RL 串联电路的过渡过程。 2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。 二、实验原理 在电路中，在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 1、RL 电路的零状态响应（电感L 储存能量） 图6-1 (a) 是RL 串联电路。在t = 0时将开关S 合上，电路既与一恒定电压为U 的电压接通。 根据克希荷夫电压定律，列出t ≥0时电路的微分方程为 i R + = U (a) (b) (c) 图6-1 RL 电路的零状态响应电路及、、 随时间变化曲线 电路中的电流为 电阻上电压为 电感上的电压为 其随时间的变化曲线如图6-1（b ）、(c)所示。 2、RL 电路的零输入响应（电感L 释放能量）

在图6-2(a) 所示RL串联电路，开关S是合在位置2上，电感元件中通有电流。在t = 0时将开关从位置2合到位置1，使电路脱离电源，RL电路被短路。此时电路为零输入响应。 (a) (b) (c) 图6-2RL电路的零输入响应电路及、、随时间变化曲线根据克希荷夫电压定律，列出t≥0时电路的微分方程为 电路中的电流为 其随时间的变化曲线如图6-2 (b) 所示。它的初始值为I 0，按指数规律衰减而趋于零。 式中τ叫做时间常数，它反映了电路过渡过程时间的长短。 电路中电阻上电压为 电路中电感上电压为 其随时间的变化曲线如图6-2（c）所示。 3、时间常数τ 在RL串联电路中，τ为电路的时间常数。在电路的电路零状态响应上升到稳态值的63.2%所需要时间为一个时间常数τ，或者是零输入响应减到初始值的36.8%所需要时间。虽然真正电路到达稳定状态所需要的时间为无限大，但通常认为经过（3—5）τ的时间，过度过程就基本结束，电路进入稳态。 三、实验内容及步骤 1、脉冲信号源 在实际实验中，采用全数控函数信号发生器的矩形波形做为实验信号电源，由它产生一个固定频率的矩形波，模拟阶跃信号。在矩形波的前沿相当于接通直流电源，电容器通过电阻充电。矩形波后沿相当于电路短路，电容器通过电阻放电。矩形波周期性重复出现，电路就不断的进行充电、放电。

实验五一阶RC电路的过渡过程的multisim实验分析解析

实验五 一阶RC 电路的过渡过程实验 一、实验目的 1、研究RC 串联电路的过渡过程。 2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。 二、实验原理 电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 1、RC 电路的零状态响应（电容C 充电） 在图5-1 (a)所示RC 串联电路，开关S 在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S 合上，电路既与一恒定电压为U 的电源接通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。 (a) (b) 图5-1 RC 电路的零状态响应电路及u C 、u R 、i 随时间变化曲线 根据基尔霍夫电压定律，列出t > 0时电路的微分方程为 (注：dt du C i CU q dt dq i c c === ，故,) 电容元件两端电压为 其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。电压u c 按指数规律随时间增长而趋于稳定值。 电路中的电流为 电阻上的电压为 其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。

2、RC电路的零输入响应（电容C放电） 在图5－2（a）所示, RC串联电路。开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压u C= U0，电路处于稳定状态。在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。此时电容元件经过电阻R开始放电。此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。 (a) (b) 图5－2RC电路的零输入响应电路及u C、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t >0时的电路微分方程为 电容两端电压为 其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。 τ=R C 式中τ = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程所用时间的长短，τ越大过渡时间就越长。 电路中的电流为 电阻上电压为 其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。 3、时间常数τ 在RC串联电路中，τ为电路的时间常数。在电路的零状态（电容充电）响应上升到稳态值的63.2%所需要时间为一个时间常数τ，或者是电路零输入（电容放电）响应衰减到初始值的36.8%所需要时间[2]。虽然真正电路到达稳定状态所需要的时间为无限大，但通常认为经过（3-5）τ的时间，过度过程就基本结束，电路进入稳态。 三、实验内容及步骤 1、脉冲信号源

RL电路的过渡过程

RL 电路的过渡过程 摘 要：一个电路从原来的稳定状态向新的稳定状态变化需要经过另一个时间过程，这就是电路的过渡过程。电路的过渡过程虽然往往很短暂，但它的作用和影响很重要。本文将用数学分析方法对RC 及RL 一阶线性电路进行全面分析，目的就在于认识和掌握有关的规律，利用过渡过程特性的有利的一面，对其有害的一面进行预防或抑制。 关键词：过度过程，放电过程，充电过程，零状态，非零状态 I ．RC 电路的过渡过程 1．1 RC 电路的放电过程 设开关原在位置2，电路达到稳态后，电容电压等于U,在0t =时开关突然倒向位置1,则在0t ≥时，按照基尔霍夫电压定律列出电路方程 0C iR u += 因为 C du i C dt = 故得 0C C du RC u dt += （1） 这是一个一阶、线性、常系数、齐次微分方程，其通解为 pt C u Ae = 将上式代入式（1），消去公因子,pt Ae 则得到该微分方程的特征方程 10RCP += 该特征方程根（特征根）为 1 p RC =- 因此，式（1）的通解为 t RC C u Ae -= 其中A 为待定的积分常数，由初始条件确定。根据换路定律，换路瞬间电容上的电压不能突变，即在0t +=时，C u =U ，故有A =U 。于是微分方程（1）的解为 t t RC C u Ue Ue τ --== （2） 将电容电压C u 随时间的变化曲线画在图（2）（a ）中，这是一个指数曲线，其初始值为U ，衰减的终了值为零。 式（2）中τ=RC ，称为RC 电路的时间常数，它决定了电压C u 衰减的快慢。τ的单位 图（1）RC 电路

简单RC 电路的过渡过程

实验六简单RC电路的过渡过程 一、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。 二、原理及说明 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： Uc(0 - )=0 可以得出电容电流随时间变化的规律： 上述式子表明，零状态响应是输入的线性函数。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，暂态响应所持续的时间越长，即过渡过程时间越长。反之，τ越小，过渡过程时间越短。 图6-1 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6-1中，让开关K于位置1，使初 始值Uc(0 -)=U ，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：

如用方波信号源激励，RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，前半周期激励作用时的响应就是零状态响应，得到电容充电曲线；而后半周期激励为0，相当于电容通过R放电，电路响应转换成零输入响应，得到电容放电曲线。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。充电曲线当幅值上升到最大值的63.2%和放电曲线幅值下降到初始值的36.8%所对应的时间即为一个τ，图6-2所示。 图6-2 方波激励作用下RC一阶电路电容电压波形 三、实验设备 1.电路实验箱 2.信号发生器 3.双踪示波器 四、实验内容 用示波器观察RC电路的方波响应。 认清实验线路板上R、C元件的布局及其标称值，个开关的通断位置等等。按下面三中情况选取不同的Ｒ、Ｃ值 1）R=10KΩ，C=1000PF 2）R=10KΩ，C=3300PF 3）R=30KΩ，C=3300PF 组成如图6-2所示的RC充放电电路，信号发生器的信号为方波信号，Um=3V，，将激励与响应的信号输入到示波器，测时间常数τ，观察并描绘响应波f=1KH Z 形。

一阶电路过渡过程的仿真实验报告

一阶电路过渡过程的仿真实验报告

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一阶电路过渡过程的仿真实验报告 实验名称：一阶电路过渡过程的仿真实验实验者：王子申同组同学：李万业杨锦鹏专业及班级：14电气工程及其自动化二班 一、实验目的： 1、进一步熟悉Multisim仿真环境。 2、掌握瞬态分析的使用方法。 3、理解过渡过程的含义。 二、实验设备： 1、PC机一台 2、Multisim仿真软件一套 三、实验原理： 电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 1、RC电路的零状态响应（电容C充电） 在图5-1(a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t=0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。 (a)(b) 图5-1RC电路的零状态响应电路及u、u、i随时间变化曲线 C R 根据基尔霍夫电压定律，列出t0时电路的微分方程为

dt d t (注：i=dq,q=CU，故i=C du c) c 电容元件两端电压为 其随时间的变化曲线如图5－1 电路中的电流为 (b)所示。电压u c 按指数规律随时间增长而趋于稳定值。 电阻上的电压为 其随时间的变化曲线如图5－1(b)所示。 2、RC电路的零输入响应（电容C放电） 在图5－2（a）所示,RC串联电路。开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压 u C =U ，电路处于稳定状态。在t=0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。此时电容元件经过电阻R开始放电。此时电路的响应叫零输入响应，也就是 电容放电的过程。 (a)(b) 图5－2RC电路的零输入响应电路及u C 、u R 、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t>0时的电路微分方程为 电容两端电压为 其随时间变化曲线如图5-2(b)所示。它的初始值为U ，按指数规律衰减而趋于零。

RC及RL电路的过渡过程

RC 及RL 电路的过渡过程 刘训永（安庆师范学院物理与电气工程学院 安徽 安庆 246011） 指导老师：潘康生 摘 要：一个电路从原来的稳定状态向新的稳定状态变化需要经过另一个时间过程，这就是电路的过渡过程。电路的过渡过程虽然往往很短暂，但它的作用和影响很重要。本文将用数学分析方法对RC 及RL 一阶线性电路进行全面分析，目的就在于认识和掌握有关的规律，利用过渡过程特性的有利的一面，对其有害的一面进行预防或抑制。 关键词：过度过程，放电过程，充电过程，零状态，非零状态 I ．RC 电路的过渡过程 1．1 RC 电路的放电过程 设开关原在位置2，电路达到稳态后，电容电压等于U,在0t =时开关突然倒向位置1,则在0t ≥时，按照基尔霍夫电压定律列出电路方程 0C iR u += 因为 C du i C dt = 故得 0C C du RC u dt += （1） 这是一个一阶、线性、常系数、齐次微分方程，其通解为 pt C u Ae = 将上式代入式（1），消去公因子,pt Ae 则得到该微分方程的特征方程 10RCP += 该特征方程根（特征根）为 1 p RC =- 因此，式（1）的通解为 t RC C u Ae -= 其中A 为待定的积分常数，由初始条件确定。根据换路定律，换路瞬间电容上的电压不能突变，即在0t +=时，C u =U ，故有A =U 。于是微分方程（1）的解为 t t RC C u Ue Ue τ --== （2） 将电容电压C u 随时间的变化曲线画在图（2）（a ）中，这是一个指数曲线，其初始值为U ，衰减的终了值为零。 图（1）RC 电路

04动态电路分析 (1)

动态电路分析 一、是非题 1.对于零状态电路，过渡过程的起始瞬间，电容相当于短路，电感相当于开路（不计冲激作用)。 2.换路定律仅用来确定u c(0+)和i L(0+)，其他电量的初始值应根据u c(0+)或 i L(0+)按欧姆定律及基尔霍夫定律确定。 3.同一个一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应具有相同的时间常数。 4.用短路开关把载流线圈短接，则线圈电阻越大，线圈电流衰减时间越长。 5.全响应中，零状态响应由外加激励引起的，所以零状态响应就是稳态响应。 6.电路的零输入响应就是自由分量，零状态响应就是强制分量。 7.R大于、等于或小于是判断RLC串联电路零输入响应处于非振荡放电、临界放电和振荡放电状态的判别式。 8.电感元件是用电压电流特性来定义的元件。 9.如电感元件的电流不变，无论其电感值为多大，都可等效为短路；如电容元件的电压不变，无论其电容值为多大，都可等效为开路。 10.一个在t=0-时电压为零且电压不跃变的电容在换路时相当于短路；一个在 t=0 -时电流为零且电流不跃变的电感在换路时相当于开路。 11.由R、L组成的一阶电路，若R越大，其零输入响应衰减得越慢。 12.零输入的RC电路中，只需时间常数τ不变，电容电压从100V放电到50V所需时间与从150V放电到100V所需时间相等。 13.在零输入响应的情况下，电路的时间常数τ是电流或电压由初始值衰减到该值的0.632倍所需的时间。 14.电压为100V的直流电压源，通过100kΩ电阻对10μF电容充电，经过1s，充电电流为0.368mA。 15.在零状态RL串联电路接入恒定电压，如果电源电压不变，增加电阻可以减少稳态电流及缩短过渡过程时间。

一阶电路的过渡过程

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。

一阶RC电路过渡过程的研究

实验7 RC电路的过渡过程 一，实验目的： （一）研究一阶RC电路的阶越响应和零输入响应 （二）研究连续方波电压输入时，RC电路的输出波形 二，实验仪器设备： 1、惠普数字记忆示波器HP54603B 2、惠普直流稳压电源HPE3611A 3、直流电路实验箱 4、方波发生器 三：实验内容 注：实际的电路接法参考后面实验结果中的MULTISIM中的电路图。 （一）RC电路的过渡过程 1．将直流稳压电源，电阻，电容串连。 R=100Kohm, C=20 μF, U=5.5V 2. 观察Uc 波形，测定时间常数 （1）观察充电波形 （2）测量时间常数 （3）观察放电波形 3．更换电阻，使R=10Kohm, 重复以上步骤。 （二）连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程 1．将方波发生器，电阻，电容串连。 C=5400 ρF, U=10V，周期为1ms,比率为50％ 分别观察R=10Kohm和R=100Kohm两种情况下的U和Uc的波形，并记录。 2．将上图中的R、C互换位置，分别观察R=10Kohm和R=100Kohm两种情况下的U和Uc 的波形，并记录。 (三) 研究脉冲分压器的过渡过程 具体电路见仿真部分 1．调节C1使U2为前后沿比较好的矩形波，记录此时的C1值。 2．改变C1的大小，观察U2波形的失真情况，研究C1的大小与U2波形失真的关系。 (四) 电容并联电路的过渡过程 具体电路见仿真部分 C1=C2=10μF，换路前K处于不接入状态，Uc1(0)=U=10V, Uc2(0)=0V, t=0时，开关K接入有效电路，即将C2接入。观察换路前后，Uc1(t)的波形，并将结果画在方格纸上。 四．实验结果 （一）RC电路的过渡过程

一阶电路的过渡过程实验报告

《电路与电子学基础》实验 实验名称：一阶电路的过渡过程 班级： 学号： 姓名： 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.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。

4.研究R和C的变化对RC电路时间常数的影响。 5.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。 6.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。 7.测量RL电路的时间常数并比较测量值和计算值。 8.研究R和L元件值变化时对RL电路时间常数产生的影响。 实验步骤： 图2-1 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。τ=20.440ms 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。 τ=RC=1kΩ*20μF=20ms, 图2-4 4．子工作平台上建立如图2-4所示的实验电路，按图2-3对信号发生器和示波器进行设置。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。在示波器屏幕上，红色曲线表示信号发生器的方波输出，信号电压在+10V和0V之间跳变，模拟加+10V直流电压与短路。当信号电压跳变到+10V时，电感电流将增加直至达到最大静态值，电感电流达到静态后将使电感电压

动态电路的过渡过程

1).微分电路 微分电路的电路图如图1所示，其中电容为C，电阻为R，uI为输入电压，uo为输出电压。当R＜＜1/ωC 时，。所以 由上式可见，输出电压是输入电压的微分。注意：满足上述微分关系的前提是，必须符合 R＜＜1/ωC的条件。 2).积分电路： 积分电路的电路图如图2所示。当R＞＞1/ωC 时，。所以 可见输出电压是输入电压的积分。注意：上述积分关系必须满足 R＞＞1/ωC 的条件。 本文来自: 高校自动化网(https://www.wendangku.net/doc/3f17020269.html,) 详细出处参考(转载请保留本链接)：https://www.wendangku.net/doc/3f17020269.html,/html/xuekezhishi/dianlujichu/234443354.html1).过渡过程的分析步骤 分析RC电路的过渡过程时，不一定只分析电容电压的变化，可能是任意支路电流或任意元件上的电压，所以一般用f(t)表示任意一种电量。这里写出分析RC电路任意电量的过渡过程的步骤： (1)计算换路前最后时刻t=0-时电容电压uc(0-)的值。分析电路时，要把电容看作开路，按直流电路的分析方法计算； (2)按换路定律uc(0+)=uc(0-)，写出换路后的电容电压； (3)求电路中需要的f(0+)值。注意使用换路后的电路，将uc(0+)作为直流电压源进行分析； (4)求f(∞)值。注意使用换路后的电路，电容看成开路用直流电路分析方法。 (5)求时间常数t。R是从电容两端看进去的等效电阻，注意应将电压源短路、电流源开路，再进行电阻的串并联。然后计算t＝RC。 (6)用三要素公式求：

f(t)＝ 2).例题分析例一、 电路如图1所示，电源Us＝12V，t＝0时，开关K闭合，uc(0-)=0，R1＝3k，R2＝6k，C＝5μF。 试求： （1）电容电压的初始值uC(0＋)＝？； （2）电路的时间常数τ＝？； （3）电路开关闭合后，电容电压的过渡过程uc(t)＝？ 解： （1）根据换路定律先求电容电压的初始值，即图1 uc(0+)=uC(-)=0V （2）求稳态时电容电压。从电路不难看出，稳态时电容电压应当为电源电压在R2上的分压值，即 uc(∞)＝8V， 为求时间常数，需求出等效电阻R，此时需把电压源看作短路，从电容两端看过去的等效电阻，应当是R1和R2的并联值，即 R＝R1//R2= 2kΩ， 所以时间常数为 t=RC=2×103×5×10-6=10mS （3）根据求过渡过程的三要素法，可写出过渡过程的表示式 uc(t)＝uc(∞)＋[uc(0+)-uc(∞)]e-t/t=8（1－e-100t）V 例2、 已知电路如图2所示，开关K接电源Us1，当t=0时开关K接Us2，试求电阻R2上电流的过渡过程iR(t)。

一阶电路过渡过程的仿真实验报告

一阶电路过渡过程的仿真实验报告 实验名称：一阶电路过渡过程的仿真实验实验者：王子申 同组同学：李万业杨锦鹏专业及班级：14电气工程及其自动化二班 一、实验目的： 1、进一步熟悉Multisim仿真环境。 2、掌握瞬态分析的使用方法。 3、理解过渡过程的含义。 二、实验设备： 1、PC机一台 2、Multisim仿真软件一套 三、实验原理： 电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 1、RC电路的零状态响应（电容C充电） 在图5-1 (a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接

通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。 (a) (b) 图5-1 RC 电路的零状态响应电路及u C 、u R 、i 随时间变化曲线 根据基尔霍夫电压定律，列出t 0时电路的微分方程为 (注：dt du C i CU q dt dq i c c === ，故,) 电容元件两端电压为 其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。电压u c 按指数规律随时 间增长而趋于稳定值。 电路中的电流为 电阻上的电压为 其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。

2、RC电路的零输入响应（电容C放电） 在图5－2（a）所示, RC串联电路。开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压 u C = U 0，电路处于稳定状态。在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。此时电容元件经过电阻R开始放电。此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。 (a) (b) 图5－2 RC电路的零输入响应电路及u C、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t 0时的电路微分方程为 电容两端电压为 其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。 = R C 式中 = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程所用时间的长短，越大过渡时间就越长。

电路的过渡过程

第四章 电路的过渡过程 .................................................................错误!未定义书签。 4.1电路的换路定则与初始值 ............................... 错误!未定义书签。 4.2一阶RC 电路的暂态分析 ................................ 错误!未定义书签。 4.2.1 一阶RC 电路的零输入响应 ........................ 错误!未定义书签。 4.2.3 RC 电路的零状态响应 ............................ 错误!未定义书签。 4.2.3 RC 电路的全响应 ................................ 错误!未定义书签。 4.3一阶RL 电路的暂态分析 ................................ 错误!未定义书签。 4.3.1 一阶RL 电路的零输入响应 ........................ 错误!未定义书签。 4.3.2 一阶RL 电路的零状态相应与全响应 ................ 错误!未定义书签。 4.4一阶电路的三要素法 ................................... 错误!未定义书签。 4.5 二阶电路简介 ......................................... 错误!未定义书签。 4.6电路中暂态过程的利弊 ................................. 错误!未定义书签。 4.7微分电路与积分电路 ................................... 错误!未定义书签。 4.7．1微分电路 ...................................... 错误!未定义书签。 ..................................................... 错误!未定义书签。 本章小结 ................................................. 错误!未定义书签。 习题四 ................................................... 错误!未定义书签。 第四章 电路的过渡过程 人类经过长期的生产和生活实践后发现，自然界事物的运动，在一定的条件下，有一定 的稳定状态。当条件改变时，就要由当前稳定状态过渡到新的稳定状态。比如汽车停止在平坦的道路上，在发动机没有启动之前，汽车没有运动，是静止状态，当启动发动机并执行前进指令后，汽车开始前进，车速由零逐步增加，当发动机提供的动力与汽车所受的阻力刚好平衡时，达到新的稳定状态时，汽车便匀速前进。由此可见，车速由零转换到匀速前进这一稳定值，需要经历一定的过程（时间）。在这个过程中，车速是逐步增加到某一匀速状态，没有跃（跳）变。这个物理过程就称为过渡过程。 在电路中也有过渡过程。例如我们使用的日光灯电路，当开关断开时，日光灯不亮，是一种稳定状态，在某个时刻，开关闭合后，电路被启动，瞬间之后，日光灯变亮，达到了新的稳定状态。日光灯从不亮到发光，经过了一个暂短的过渡过程。 前面几章我们讨论的都是电路的稳定状态。即电路中的电压和电流在给定的条件下，已经达到某一稳定值。稳定状态简称稳态。电路的过渡过程时间往往很暂短，所以，电路在过渡过程中的工作状态称为暂态，过渡过程又称为暂态过程。 暂态过程的产生是由物质所具有的能量不能跃变造成的。自然界的任何物质在一定的稳定状态下，都具有一定或一定形式的能量。当条件改变时，能量也随着改变。但能量的积累或衰减是需要一定过程（时间）的，它不能跃变。 4.1电路的换路定则与初始值 电路接通或断开引起电路中的结构、参数突然发生变化统称为换路。 换路使电路中的能量发生变化，但这种变化是不能跃变的。 若电感元件储有磁能212 Li ，当换路时，磁能不能跃变，它反映在电路中就是电感线圈