RLC电路暂态特性研究_精品文档.ppt
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RLC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.EtVcE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11RC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01/52/51/23/54/51t/msUC/VUR/V1RC电路2RLC电路TUc01/213/225/2t/msUC/V1RC电路2RLC电路计算
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