RCL暫態(tài)電路特性研究模板

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。物理實(shí)驗(yàn)B設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)RCL電路暫態(tài)特性研究學(xué)生姓名:蔡正浩學(xué)號(hào):14412024班級(jí):化工141環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院指導(dǎo)教師:劉明6月RCL電路暫態(tài)特性研究蔡正浩(大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院116622)前言:電路的暫態(tài)過(guò)程就是當(dāng)電源接通或斷開后的”瞬間”,電路中的電流或電壓非穩(wěn)定的變化過(guò)程。電路中的暫態(tài)過(guò)程不可忽視,在瞬變時(shí)某些部分的電壓或電流可能大于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)最大值的好幾倍,出現(xiàn)過(guò)電壓或過(guò)電流的現(xiàn)象,因此如果不預(yù)先考慮到暫態(tài)過(guò)程中的過(guò)渡現(xiàn)象,電路組件便有損傷甚至毀壞的危險(xiǎn)。另一方面,經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程的研究,還能夠從積極方面控制和利用過(guò)渡現(xiàn)象,如提高過(guò)渡的速度,能夠獲得高電壓或者大電流等。摘要:觀察了RC電路,RL電路及RCL電路的暫態(tài)過(guò)程,了解了不同電路模式下不同阻值和不同電感條件下電路的充放電過(guò)程,探究了電阻R0的阻值變化對(duì)電路阻尼的影響,驗(yàn)證在RC電路中充放電平衡時(shí)間與R0阻值成正比,在RL電路中與阻值成反比,在RCL電路中,R0阻值越大,電路受到的阻尼就越大。關(guān)鍵詞:暫態(tài)過(guò)程,電阻,電容,電感,阻尼震蕩1.實(shí)驗(yàn)儀器:VP-5520A雙蹤示波器,方波信號(hào)發(fā)生器,電阻箱,電容箱,電感箱。2實(shí)驗(yàn)操作:觀察RC電路的暫態(tài)波形:連接如圖所示的電路圖,取C=0.01uF,方波信號(hào)的頻率為f’=1KHz,電阻箱R0的阻值分別取1KΩ,5KΩ,10KΩ,對(duì)于每一對(duì)R0繪制uR,uC和方波u的波形。圖2.2.1RC串聯(lián)電路當(dāng)電鍵合向”1”時(shí),回路中有電流i,當(dāng)電流達(dá)到最大值后,將開關(guān)從”1”轉(zhuǎn)向”2”,這時(shí)回路的電流也不會(huì)驟然降至零,電流的消失也有一過(guò)程電流增長(zhǎng)過(guò)程:UL+UR=E電流消失過(guò)程:UL+UR=0τ=RC則有:τ=RC初始條件:充電時(shí)t=0,Uc=0;放電時(shí)t=0,Uc=E。由此得方程上述方程的解為:充電過(guò)程:U放電過(guò)程:U其中,UC、UR均按指數(shù)規(guī)律變化觀察RL電路的暫態(tài)波形:接入電感L,取L=100mH,f’=1KHz,R0分別取100Ω,500Ω,1KΩ,5KΩ,每改變一個(gè)R0值觀察并繪制uL,uR和方波u的波形。圖2.2.2RL串聯(lián)電路τ=LR當(dāng)電鍵合向”1”時(shí),回路中有電流i,當(dāng)電流達(dá)到最大值后,將開關(guān)從”1”轉(zhuǎn)向”τ=電流增長(zhǎng)過(guò)程:UL+UR=E電流消失過(guò)程:UL+UR=0同理可得:電流增長(zhǎng)過(guò)程:U電流消失過(guò)程:U觀察RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)波形連接如圖所示電路圖,取R0=100Ω,C=0.01uF,L=10mH,調(diào)節(jié)方波頻率,使屏幕上出現(xiàn)的震蕩波數(shù)目在9個(gè)以上,記錄下方波的頻率。觀察臨街阻尼狀態(tài)的和過(guò)阻尼狀態(tài)暫態(tài)波形增大R0至波形剛好不出現(xiàn)震蕩市,電路即處于臨界阻尼狀態(tài),記下R0的阻值,繪制此時(shí)的波形,繼續(xù)增大R0至過(guò)阻尼狀態(tài),描繪過(guò)阻尼狀態(tài)的波形。實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下表1:表1C=0.01uFL=10mHf’=1KHz狀態(tài)阻尼震蕩臨界阻尼過(guò)阻尼R0/Ω10005000Uc的波形3結(jié)果與討論:RC電路的暫態(tài)波形圖3.1.1R=1KΩ圖3.1.2R=5KΩ圖3.1.310KΩRL電路的暫態(tài)波形:圖3.2.1R=100Ω圖3.2.2R=500Ω圖3.3.3R=1KΩ圖3.2.4R=5KΩRLC串聯(lián)電路的阻尼狀態(tài)暫態(tài)波形臨界阻尼狀態(tài)的和過(guò)阻尼狀態(tài)暫態(tài)波形R2=4L/C計(jì)算可得在R=10mH,C=0.01uF條件下,臨界阻尼震蕩條件下臨界阻值為Ω。圖3.4.1過(guò)阻尼狀態(tài)R0=5000Ω圖3.4.2臨界阻尼狀態(tài)R0=Ω4.結(jié)論:在RC電路中,在電容C=0.01uF的條件下,隨著電阻值R0的增加,電路充放電達(dá)到平衡的時(shí)間不斷增長(zhǎng),驗(yàn)證了τ=RC在RL電路中,在電容L=100mH的條件下,隨著電阻值R0的增加,電路充放電達(dá)到平衡的時(shí)間不短縮短,驗(yàn)證了τ=L/R在RLC串聯(lián)電路中,在L=10mH,C=0.01uF條件下,改變R0的阻值會(huì)對(duì)電路的阻尼造成明顯的影響,本實(shí)驗(yàn)參數(shù)下理論的臨界阻尼的阻值為Ω,阻值小于Ω時(shí)電路處于阻尼震蕩狀態(tài),當(dāng)阻值大于Ω時(shí),電路處于過(guò)阻尼狀態(tài)。,電路的臨界阻尼阻值能夠由R2=4L/C進(jìn)行估算。參考文獻(xiàn):1.《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》第二版高等教育出版社主編李學(xué)慧,