RLC电路暂态特性研究.ppt

RLCRLC电路暂态特性研究电路暂态特性研究 实验原理 nRLC电路的暂态过程就是当电源接通或断开 的瞬间(通常只有几个毫秒甚至几个微秒 )， 电路中的电流或电压非稳定的变化过程，即 形成电路充电或放电的瞬间变化过程。这瞬 态变化快慢是由电路内各元件量值和特性决 定的，描述瞬态变化快慢的特性参数就是放 电电路的时间常量或半衰期。暂态过程研究 牵涉到物理学的许多领域，在电子技术中得 到广泛的应用。 1RC串联电路 当电键合向“1”时，电源E通过R对电容C充电 ，直到电容两端电压等于E；在电容充电后， 把电键合向“2”，电容C将通过R放电。 充电时 放电时 初始条件：充电时 t=0，Uc=0； 放电时 t=0，Uc=E。 由此得方程（1）的解为 (1) 充电过程 放电过程 UC、UR均按指数规律变化。 充电时电容器上电压UC是按指数逐渐上升， UR按指数逐渐减小。 而放电时UC则按指数逐 渐减小， UR 反向，按指数逐渐减小。 ,单位为秒。它反映了电压按指数函数 变化的快慢，即电路中暂态过程的快慢。 当放电时 UC从E减少到 ， 相应的时间. E t Vc E 半衰期 时间常数 2RLC串联电路 当K与1接通时，电源E对电容器C充电，充到 电容两端电压UC等于E时，将K与2接通，则 电容器在闭合的RLC回路放电 。 此方程的解可分为以下三种情况： (1)欠阻尼状态 只讨论放电过程，电容两端电压UC 时间常数 此电路的各物理量均呈现振荡特性 UC的 振幅按指数衰减，它随时间的变化如图所 示，欠阻尼振荡状态。为振荡角频率 实际上不但电容和电感本身都有电阻， 而且回路中也存在回路电阻，这些电阻是 会对电路产生影响的电阻R的作用是加 上阻尼项，使振荡幅度呈指数衰减，衰减 的快慢由时间常数决定 (2)临界阻尼状态， ， 是欠阻尼振荡刚刚不出现振荡的过渡状态 ，电路中各物理量的变化过程不再具有周 期性。 (3)过阻尼状态， 此时为阻尼较大的情况，此电路的各物理量 也不再具有周期性变化的规律，而是缓慢地 趋向平衡值。 实验 中用方波发生器代替了直流电源和电键 。用示波器观察电容器的波形，在方波电压 值为 U0的半个周期时间 内，电源对电 容器C 充电，而在方波电压为 零的半个周期内，电 容器内电荷通过电 阻R放电。充放电过 程如 图所示。 1RC电路暂态过程的观测 （1）把方波信号发生器、电阻R=04.7K 、电容C=0.1F，示波器按图接线。 （2）调节可调电阻R，观察VC 和VR的波形 。 （3）记录电阻R=1K、电容C=0.1F，VC 和VR的波形 (4)测量半衰期T1/2，求出的实验值，并与 理论值=RC进行比较 2RLC电路暂态过程的观测 （1）按图接线,电阻取04.7K，电容取 0.1F，L取0.01H，调节可调电阻，观测三 种阻尼状态电容上Vc的波形。 （2）电阻取47，电容取0.1F，L取 0.01H，用示波器观察、测量并描绘放电时 欠阻尼过程电容上Vc的波形 （3）从示波器上测量阻尼振荡时任意两个 同一侧的振幅值VC1、VC2及其对应的时间t1 、t2，计算时间常数并与理论值比较 思考题1 1RC电路 （1）用坐标纸绘制RC电路充放电时VC 和VR 的波形。 （2）计算 和 ，作百分差比较。 数据处理 2RLC电路 （1）用坐标纸绘制RLC电路放电时VC 的波 形。 （2）计算 和 ，作百分差比较。 T方波01/52/51/23/54/51 t