RLC暂态 实验报告-优秀物理实验报告.docx

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1、RLC电路暂态过程研究【实验目的】1. 深入理解电路暂态过程的特性2. 掌握用示波器观察和测量暂态信号的方法【实验仪器】数字示波器 直流电源 九孔电路实验板 电路元件(电阻/电容/电感/开关/导线等) 数字多用表等【实验原理】1. 一阶和二阶暂态过程对于包含电容、电感等储能元件的电路，当发生突变(比如开关突然闭合或断开、元件参数突变)时，由于能量转移不可能瞬间完成，电路要经过一段时间才能重新达到新的稳定状态。这段过渡时间内电路的行为称为暂态过程(transient process)。研究电路的暂态过程可以估算稳态建立的时间,评估电压或电流突变对元件的冲击。此外，利用电路的暂态特性还可以测量电路

2、元件的参数，或者实现诸如升压、振荡等特定的功能。根据电路中包含独立储能元件的数量，基本的暂态过程包括一阶和二阶暂态过程。RC 充放电是一个典型的一阶暂态过程。RLC 串联电路(图 4)在总电压突变时将产生一个典型的二阶暂态过程。【实验内容】1. 测量 RC 放电曲线，并计算时间常数。2. 测量 RL 放电曲线，并计算时间常数(选做)。3. 测量 RLC 串联电路振荡曲线，并计算固有频率和品质因数4. 观察 RLC 串联电路的不同衰减模式【实验数据及图像】RC串联电路E=5V，C=1uf，R=1000E=5V，C=1uf，R=1RLC串联电路欠阻尼临界阻尼过阻尼【数据处理】1. 用数字示波器观察

3、信号发生器产生的正弦、三角、方波的波形 2.观察RC串联电路的暂态特性并计算时间常数E=5V，C=1uf，R=1000经计算时间常数=R*C=110-3。得到时间常数为0.001077E=5V，C=1uf，R=1经计算时间常数=R*C=110-6。3.观察RLC串联电路的振荡曲线并计算固有频率和品质因数欠阻尼R=10 L=10mH C=0.1uF固有频率0=1LC=10.110-61010-3=31622.777s-1品质因数的计算：由相邻的峰谷高度差1，2，3根据k=Ce-ak，拟合出衰减系数a，则有a=24Q2-1Q=2a2+14a 12348.01864.72791.86010.6640

4、经数据拟合，可得a=0.6779，Q=4.634临界阻尼R=448.6 L=10mH C=0.1uF过阻尼R=939 L=10mH C=0.1uF【误差分析】1.欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大.故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和.故实际测出的时间常数会偏小.2. 数字示波器记录的数据精确度有限，例如对于RC电路，R=1kQ的情况，时间的最小精度为0.000004s，电压的最小精度为0.004v；且有时无法显示细微的区别，可能会出现多个时间对应同一个电压值的情况.3.数字示波器系统存在内部系统误差.4.外界扰动信号会对示波器产生影响.5.电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差，例如定值电阻阻值可能变大.6.电源电压不稳定。【实验总结与反思】1.数字示波器可以观测到由信号发生器产生的波形.2.数字示波器上可以观测到RC电路充电时，电容两端电压与时间的关系图像.且做出图像，可以发现所有的点几乎都在一条直线上.拟合直线，求出斜率。由此可求出T.发现求得的T与理论值比较接近，说明使用的仪器状态良好且选取的数据比较得当. 9 / 9