清华大学物理实验报告----RC电路的过渡过程
RC一阶电路的过渡过程实验原理.
RC一阶电路的过渡过程实验原理RC一阶电路的过渡过程实验原理类别：电子综合1．RC过渡过程是动态的单次变化过程。
要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。
只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数t，那么电路在周期性的方波脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2．图1(b)所示的RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢取决于电路的时间常数t。
图1 RC 一阶电路充放电过程示意图3．时间常数t的测定方法。
用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。
根据一阶微分方程的求解可知，UC=Ume-t/RC=Ume-t/t。
当t=T时，UC(T)=0.368Um。
此时，所对应的时间就等于T，亦可用零状态响应波形增加到0.632Um，所对应的时间测得，如图1(c)所示。
4．微分电路和积分电路是RC过渡过程中较为典型的电路，它对电路元件的参数和输入信号的周期都有特定的要求。
对于一个简单的RC串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足T＝RC《T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出时，则该电路就是一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正此，如图2(a)所示。
利用微分电路可以将方波变成尖脉冲。
图２微分电路及积分电路的实验电路在图2(a)中，根据基尔霍夫电压定律及元件特性，有ui＝uc(t)＋uR(t)，而uR＝Ri(t)，i(t)=.如果电路元件R与C的参数选择满足关系uc(t)》uR(t),ui(t)≈uc(t)那么即输出电压uR(t)与输入电压ui(t)成近似微分关系。
若将图2(a)中的R与C位置调换，如图2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足t＝RC》T/2，则该RC电路称为积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
rc串联电路实验报告
rc串联电路实验报告实验目的：通过实验研究RC串联电路的基本特性，包括RC 电路的充放电过程以及等效电路的建立。
实验器材：电源、电流表、电压表、电阻器、电容器、开关、导线等。
实验原理：RC串联电路由电阻和电容器串联而成。
当电源接通后，电源正极的电荷经过电阻器进入电容器充电，直到电容器两极间电压达到电源电压。
此时电容器开始放电，电荷从电容器正极经过电阻器到电源负极，直到电容器两极间电压降低到零。
实验步骤：1. 搭建RC串联电路，将电源正极与电容器的正极相连，电容器的负极与电阻器相连，电阻器的另一端与电源负极相连。
2. 将电流表串联到电阻器上，将电压表并联到电容器上。
3. 调节电源电压为适当值，记录电压表和电流表的读数。
4. 关闭电源，并记录电容器放电后电压的变化情况。
实验结果：1. 充电过程：在电源开启后，电容器的电压逐渐增加，直到达到电源电压。
电流表显示的电阻器电流逐渐减小。
2. 放电过程：在关闭电源后，电容器的电压逐渐减小，直到降低到零。
电流表显示的电阻器电流逐渐减小。
实验分析：根据实验结果，可以得出以下结论：1. RC串联电路的充电过程和放电过程都是指数形式的变化。
2. 充电过程中，电容器的电压与时间之间存在指数关系。
充电过程可以用以下公式表示：V(t) = V(0) * (1 - e^(-t/RC))，其中V(t)为时间t内电容器的电压，V(0)为初始电压，R为电阻值，C为电容值。
3. 放电过程中，电容器的电压与时间之间也存在指数关系。
放电过程可以用以下公式表示：V(t) = V(0) * e^(-t/RC)，其中V(t)为时间t内电容器的电压，V(0)为初始电压，R为电阻值，C为电容值。
结论：通过本实验，我们学习了RC串联电路的特性，包括充放电过程和等效电路的建立。
我们了解到在RC串联电路中，电容器的电压随时间变化的规律。
实验结果与理论分析基本一致，验证了RC电路方程的正确性。
rc电路的过渡过程实验报告
rc电路的过渡过程实验报告RC电路的过渡过程实验报告引言：RC电路是由电阻（R）和电容（C）组成的一种电路。
在实际应用中，RC电路常常用于信号滤波、时钟电路、积分电路等。
本次实验旨在研究RC电路中的过渡过程，探究电容充放电的特性。
实验目的：1. 了解RC电路的基本原理和特性；2. 研究电容充放电的过渡过程；3. 掌握使用示波器观察电容充放电过程的方法。
实验装置和器材：1. 电源：提供直流电源；2. 电阻：限制电流；3. 电容：储存电荷；4. 示波器：用于观察电压信号；5. 电压表：用于测量电压。
实验步骤：1. 搭建RC电路：将电阻和电容按照电路图连接；2. 设置示波器：将示波器的探头连接到电容两端，调整示波器的时间基和电压基准；3. 施加电压：将电源连接到电路中，调节电源输出电压；4. 观察示波器：观察示波器上的电压信号，并记录数据；5. 改变电阻或电容值：重复步骤2-4，但改变电阻或电容的数值，观察并记录数据。
实验结果：在实验过程中，我们通过改变电阻或电容的数值来观察RC电路的过渡过程。
以下是我们的实验结果：1. 当电容充电时，电压呈指数增长的趋势。
初始时，电容处于放电状态，电压为0。
随着时间的推移，电容开始充电，电压逐渐增加。
充电过程的时间常数由电容和电阻的数值决定。
2. 当电容放电时，电压呈指数衰减的趋势。
初始时，电容处于充电状态，电压为最大值。
随着时间的推移，电容开始放电，电压逐渐减小。
放电过程的时间常数同样由电容和电阻的数值决定。
3. 改变电阻或电容的数值会对过渡过程产生影响。
当电阻增大或电容减小时，充放电过程的时间常数变大，电压变化的速度变慢。
相反，当电阻减小或电容增大时，时间常数变小，电压变化的速度变快。
讨论与分析：通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：1. RC电路的过渡过程是指电容从放电状态到充电状态（或相反）的过程。
这一过程的特点是电压的指数增长或衰减。
2. 过渡过程的时间常数τ由电容和电阻的数值决定。
电工实验7RC电路的过渡过程
电工实验7 RC电路的过渡过程实验目的1．研究一阶RC电路的阶跃响应和零输入响应。
2．研究连续方波电压输入时，RC电路的输出波形。
A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（在直流电流实验箱上，须加10V直流输入电压）。
A预习内容1．阅读各项实验内容，看懂有关原理，明确实验目的。
2．设图7.1中，R=100KΩ、C=20µF，求电路的时间常数τ=？3．设图7.2(a)中，RC电路与方波发生器已接通很长时间，输入方波波形见图7.2(b)，其幅度为10V，周期1ms，频率1kHz，占空比（1-0.5）ms/1ms=50%。
（1）若R=10kΩ，C=5400pF，试分别画出u R和u c的波形。
（2）若R=100kΩ，C=5400pF，试分别画出u R和u c的波形。
4．看懂附录中HP54603B示波器的基本用法。
四、实验内容1．RC电路的过渡过程（1）按图7.1接线，图中R=100kΩ，C=20µF，U=5.5V。
图7.1（2）示波器的调整①此电路利用HP54603B示波器的“1”通道及外触发输入。
按“1”通道的1键，利用屏幕下的软键将输入耦合模式选为DC（直接耦合）。
利用Volts/Div旋钮将垂直灵敏度置为1V/cm，并将“1”通道的基线置于时间轴下方合适位置。
②利用Time/Div旋钮置扫描速度为“1s/cm”。
③选择触发模式。
按示波器TRIGGER模块中的Source（触发源）键，利用屏幕下的软键将其置为Ext（外触发）方式；按Mode键，选择Normal解发方式；按Slope键，用软键选择“上升沿触发”。
然后按STORAGE模块中的Run键，此时示波器处于待机状态。
（3）观察u c波形，测定时间常数①观察充电波形。
将电路中开关K由“2”合向“1”，示波器上将显示电容充电过渡过程曲线，当过渡过程基本结束时按STORAGE模块中的Stop键，这样过渡过程曲线将冻结。
实训8 观测RC串联电路的过渡过程
3.可变电阻和可变电容的应在断电情况下调节。
思考题
1.按照实训任务的要求，在坐标纸上画出所观察的波形，并标明电路参数和时间常数。
2.根据曲线的结果，说明电容器充放电时电流、电压变化的规律及电流、电压波形随时间常数 的变化规律？
教师姓名
授课形式
讲授
授课时数
2
授课日期
年月日
授课班级
授课项目及
任务名称
第2单元磁场与电容
*模块6线性电路的过渡过程
实训8观测RC串联电路的过渡过程
教学目标
知识目标
1.加深电容器充电与放电过程中பைடு நூலகம்流与电压的变化规律理解。
2.了解时间常数 对充放电过程的影响。
3.观察微分与积分电路的波形及其与时间常数的关系。
实训图8-2RC一阶电路
2.输入信号与步骤1相同，设计一个微分电路，使其输出为尖脉冲波形。画出电路图，由R、C参数值计算时间常数，描绘E、uR的波形图。
3.输入信号与步骤1相同，设计一个积分电路，记录各参数及E、uC的波形图。观察不同R、C参数的积分效果，并分析如何提高输出电压的幅值。
实训注意事项
1.示波器的辉度不要过亮。
技能目标
初步掌握示波器和函数信号发生器的使用方法。
教学重点
1.电容器充电与放电过程中电流与电压的变化规律。
2.时间常数 对充放电过程的影响。
3.微分与积分电路的波形及其与时间常数的关系。
教学难点
时间常数 对充放电过程的影响。
教学方法
教学手段
教师示范讲解双踪示波器、函数信号发生器、十进制电容箱和旋转式电阻箱的使用方法，让学生独立进行实训。
教学后记
rc电路实验报告
rc电路实验报告实验名称：RC电路实验实验目的：1. 理解并掌握RC电路的基本工作原理；2. 掌握RC电路的时间常数的计算方法；3. 通过实验研究RC电路的充放电过程，并绘制相应的充放电曲线图。
实验器材：1. 直流电源2. 电阻箱3. 电容器4. 电流表5. 万用表6. 示波器7. 连接线实验原理：RC电路由电阻（R）和电容（C）串联构成，当外加电压突变时，电容器释放或吸收电荷，导致电流发生变化，而电路中的电阻会阻碍电流的变化。
当电容器充电或放电过程中的电流变化率与电阻和电容的值有关。
实验步骤：1. 搭建RC电路，将电阻R和电容C串联连接，其中电压源接在电阻R的一端，另一端接地；2. 设置电流表测量电流值，将电流表连接在电阻R上；3. 设置示波器，将示波器与电容C并联连接，以测量电容器的电压；4. 调整示波器的扫描频率和时间基准，使得能够观察到电容充放电的曲线；5. 将电流表和示波器的测量结果记录下来；6. 改变电路中的电阻或电容的数值，重复步骤3-5，记录测量结果。
实验结果：1. 当RC电路中的电容充电时，电流的变化与电压曲线的变化是由指数函数决定的，即I(t) = I0 * e^(-t/RC)；2. 当RC电路中的电容放电时，电流的变化与电压曲线的变化也是由指数函数决定的，即I(t) = I0 * e^(-t/RC)。
实验讨论：通过实验测量得到的充电和放电曲线图，可以观察到电容器充放电过程的指数衰减特性，与理论公式相符合。
实验结果中还可以观察到RC电路的时间常数（τ = RC），时间常数越大，电容器充放电过程的衰减速度越慢；时间常数越小，电容器充放电过程的衰减速度越快。
实验结论：通过本次实验，我们成功地搭建了RC电路并观察到了电容器的充放电过程。
实验结果与理论公式相符，验证了RC电路的基本工作原理。
掌握了RC电路的时间常数的计算方法，以及能够绘制充放电曲线图。
这对于更深入理解RC电路的工作原理和应用具有重要意义。
一阶电路的过渡过程实验报告
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=0.1ms3．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=0.1ms4．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。
RC电路的过渡过程
第四章
电容器
换路定律的内容：因为从t＝0－到t＝0＋瞬间，
电容元件两端的电压uC和电感元件中的电流iL不能
突变，所以，电容两端的电压uC和通过电感的电流
iL在换路前瞬间和换路后瞬间的值相等，其数学表
达式为：
uC（0＋）＝uC（0－） iL（0＋）＝iL（0－）
第四章
电容器
换路定律仅仅适用于换路瞬间，可以用
第四章
电容器
课堂小结
1．换路定律仅仅适用于换路瞬间，可以用它 来确定t＝0＋时刻电路中的电压和电流值，即过渡
过程的初始值。
2．电容器的充放电有以下特点：（1）电容 器两端电压不能突变。（2）电容器在刚充电瞬间
相当于“短路”。（3）电容器在充电 电过程基本结束。
第四章
§4-5
学习目标
电容器
RC电路的过渡过程
1．掌握换路定律。 2．了解RC电路充电时的过渡过程。
3．了解RC电路放电时的过渡过程。
4．掌握微分电路和积分电路的应用。
第四章
电容器
充电、放电均包括两个阶段： 充电——充电时的过渡过程和充满电以后 的“隔直”阶段。 放电——放电时的过渡过程和放完电以后
uC（0－）＝0，根据换路定律可得开关S合上瞬 间： uC（0＋）＝uC（0－）＝0 uR（0＋）＝E－uC（0＋）＝10 V
（0 ） i =
+
u R (0 ) R
10 2 .5
= 4A
第四章
电容器
三、RC电路充电时的过渡过程
第四章
电容器
［例4－6］
如图所示电路中，设uC（0－）＝0，电源电压 E＝10V，R1＝2kΩ，R2＝3kΩ，C＝5μF。试求开关 S闭合后，t＝100ms时，电容两端的电压uC，并作 出uC随时间变化的曲线图。