电气1301小组电路研究.docx

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电气1301小组电路研究

电路课程研究性实验报告

《RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究》

院校：

电气信息学院

专业班级:

电气1301班

学生组员：

谭远付祥翔孙忧富龚勇

指导老师：

胡鹤宇

日期：

2014年6月15日

电路课程研究性实验

实验报告

〔一〕．实验目的：

1学习用示波器观察和分析RC，RL，RLC的电路的响应

2通过电路方波响应波形的观察，判别元件性质

3学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。

4学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析

5了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形

7.掌握功率表、调压器的使用

8综合运用所学知识，自主完成实验，提高科学素养，增加实

验动手能力，提高积极思考问题解决问题的能力。

〔二〕实验内容：

一、电路动态过程研究

1.用示波器判别黑匣子元件性质，方法自选，并确定元件参数值；

2.RC电路的方波相响应：

在RC电路中，用示波器观察RC电路方波信号响应波形。

图2所示的波形为电路时间常数τ小于周期的情况。

用实验情况估算RC电路时间常数,线路自定。

3.RL方波响应电路及时间常数估算，线路自定。

4.RLC电路方波响应：

用示波器观察RLC串联电路的方波响应、i波形

5.用EWB仿真软件，观察RLC串联电路的方波响应、i波形。

要求讨论等幅震荡的条件

二、R、L、C元件参数的测量

1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质；

2.用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数，讨论实验误差引起的原因。

3.用EWB仿真软件分别测量R、L、C元件交流的参数，方法自定，试验线路自拟。

三、正弦电源下电路稳态特性的研究

1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。

2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。

3.用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。

实验员：

龚勇付祥翔孙忧富

报告记录：

谭远

〔三〕实验要求

1.自拟实验线路，并画出具体实验线路。

2.自拟记录表格记录有关实验数据。

3.记录示波器，观察电压，电流波形。

4.研究性实验报告参考平常实验报告形式，包括项目组人员及分工；主要内容简述目的；实验线路；实验数据和波形，曲线；实验结果与分析；实验问题的处理与心得等；所选仪器与设备型号等。

5.鼓励增加自己感兴趣的实验内容或自选实验项目。

〔四〕实验任务

1．电路动态过程研究

〔1〕用示波器判别黑匣子元件性质，方法自选，并确定元件参数值；

电路原理图如下列图所示:

假设黑匣子为电阻，则元件的波形图为：

假设黑匣子元件是电容元件，则元件的波形图为：

假设黑匣子元件是电感元件，则元件波形图为：

〔2〕RC电路的方波响应：

在RC电路用示波器观察RC电路信号响应波形。

用实验方法估算RC电路时间常数，线路自定。

电路仿真图如下列图所示:

所得方波图形为:

充电时间常数

T=R1R2*C/（R1+R2）

放电时间常数

T=R2*C

（3）RL方波响应及时间常数估算，线路自定。

实验仿真图如下列图所示：

所得电感电压波形图：

充电时间常数

T=L*（R1+R2）/R1R2;

放电时间常数

T=L/R2;

（4）RLC电路方波响应：

用示波器观察RLC串联电路的方波响应Uc,i波形。

仿真电路模型如下图：

Uc,i方波响应：

元件参数的测量

〔1〕用电流电压表判别黑匣子元件性质；

1.调压器提供实验电压，电压表监测元件电压，电流表监测元件电流，在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，假设电流表读数增大则被测元件为容性；反之为感性。

实验操作如【1——1】图接线

实验结果

据图将电压表和电流表的示数记录到表-1中

电压

电流

电容器并入前

电容器并入后

〔2〕用交流电压表。

电流表及功率表分别测量R.L.C元件的交流参数，讨论误差产生的原因。

下列图为电压线圈支路前接法：

由图可求功率表的读数

PW=PL+I²（RA+RWA）

因而产生误差△P

△P=I²（RA+RWA）

PL为ZL上的功率，为了减少测量误差，应使I²（RA+RWA）越小越好，故这种电路适用于RL≥（RA+RWA〕的场合

2.如下列图为功率表后接的方法测量的交流参数〔电阻。

电容。

电感相互调换即可〕：

电压线圈支路前接法和电压线圈支路后接法是一种对偶电路，则分析方法可采用对偶原理。

由上图可求功率表的读数

PW=PL+U²（1/RV+1/RWV）

因而产生的误差△P

△P=U²（1/RV+1/RWV）

为减小误差，应使△P越小越好，这种电路适用于：

RWV≥RL,RV≥RL。

3.实验表格及其数据

接后式：

测试记录

负载类型

U/V

I/A

P/W

电压线圈前接

电阻器

17

电感器

74

电容器

3.正弦电源下电路稳态特性的研究

〔1〕用示波器分别观察元件的在正弦电压情况下响应u,i的波形。

电阻仿真电路图如下列图所示：

U,i波形图：

电感仿真电路图如下列图所示：

U,i波形图：

电容仿真电路图如下列图所示：

U,i波形图：

〔2〕用示波器分别观察元件串联的在正弦电压情况下感性。

容性和电阻性响应u,i波形。

容性电路响应仿真电路图及其波形：

感性电路响应仿真电路图及其波形：

电阻性电路响应仿真电路图及其波形：

〔五〕实验设备：

双线示波器1台

信号发生器1台

黑匣子1台

电阻箱2个

电容器1个

电感器1个

电压表1个

电流表1个

功率表1个

电容箱1个

单向调压器1台

〔六〕心得与体会：

通过这次电路课程研究性实验项目，我们深深体会到了团队的协作能力及个人的动手能力，这说明我们在学习中，不仅仅只注重学习，我们要学会融入团队，要具备动手能力，要在某一方面拥有自己的特长，这样，我们不仅融入了社会融入了团队，社会与团队也离不开了我们，正所谓学有所长有所用。

另外，在实验中，它要求我们一丝不苟，不出任何的过失，因为作为科研性人才的我们，只要稍微有一点的过失便会酿成严重的后果，这对我们以后所在的公司，家庭，个人都会带来严重的影响，所以，在大学里，我们要养成一丝不苟的习惯。