当前课程知识点：电工技术 > 第10讲 电路的过渡过程之二 > 10.5 RC电路的过渡过程 > Video
大家好
下面给大家介绍一下
RC电路的过渡过程实验
我们分三部分介绍
第一 介绍一下实验原理与实验要求
第二 介绍一下实验设备与实验方法
第三 给大家演示一下实验过程
首先介绍一下实验原理与实验要求
介绍第一个电路
RC电路的过渡过程
那么这是一个直流电源
这是一个电容
这是电阻R
在这接有一个单刀双头开关
如果开关处于2这个位置时间足够长
电路已经稳定
这个时候
电容上没有电荷
它的电压是零
如果在T=0时刻开关由位置2转向位置1
这个时候电容开始充电
根据换路定理
我们知道
就是电容上的电压不能突变
它们等于0
当电路稳定后
当开关由2转向1
并且当电路达到稳定状态后
那么在这个电路中
RC电路的时间常数
那么可以利用三要素法写出电容的充电过程的过渡过程
我们把这个稳态值和初始值代到这个式子里面去
我们把这个过渡过程的曲线画出来
横轴是时间
纵轴是电容上的电压
那么这是电容上电压的一个充电过程
它是随着时间的改变
它逐渐趋向于稳态值E
当这个时间等于τ的时候
那么它的充电达到了最大值的0.632倍
这个τ就是时间常数
这个电路的实验要求是
电源电压是10V
电容是10μF
我们用两个电阻进行测量
一个是1kΩ，一个是10kΩ
也就是分别测量R=10kΩ和R=1kΩ的时候
电容上电压的过渡过程
并且测量时间常数
这是第二个电路
是初始值不独立的一阶电路
在这个电路中
这是直流电源
这是电阻R
我们这个电路呢
有两个电容
分别是C1和C2
如果开关处在2这个位置时间足够长
电路已经稳定
这个时候
C2这个电容上是没有电荷的
所以它的电压是0
但是C1它充电到了最大值
就是电源的电压是E
当开关由2转向1的时候
这两个电容是并联的
它们两个之间
充放电回路是没有电阻的
所以换路定理不成立
我们可以利用电荷守恒定律和基尔霍夫定律
求出电容电压的初始值
我们首先要列个式子
这个式子是利用电荷的守恒定律列出来的
这个就是基尔霍夫定律
我们去解这个方程组
就得到电容上电压的初始值
于是我们得到C2上电压的初始值
它的稳态值还是E
是电源的电压
我们可以写出来
C2上电压的过渡过程式子
仍然是代入三要素法的这个式子
最终得到这个UC2的过渡过程
是这个是式子
如果C1=C2
UC2就等于这个式子
我们可以把这个过渡过程画出来
大家看
当开关由2投向1的时候
实际上UC2的电压有一个突变
它从0V增加到了E/2
然后逐渐充电到E
这个实验的要求是
电源的电压是10V
电阻R是10k
C1=C2是10μF
我们观察开关由2投向1的时候
电容C2上的电压的过渡过程
这是第三个电路
是连续脉冲作用下的RC电路的过渡过程
这是一个方波信号源
它的波形是这个波形
那么这是个方波
那么这个方波的周期是T
它大的占空比是50%
这是电阻
这是电容
如果这个电路的时间常数
比这个二分之T要小的多的话
那么电容可以在半个周期内完成充电或者是放电
于是电阻上的电压的波形
那么就是这个波形
那么这是电容上的电压的波形
它在半个周期内能够完成充电和放电
那么这个是几个波形的对应关系
如果这个时间常数比二分之T大的多
电容在半个周期过渡过程没有结束
于是我们可以画出来
这是在稳定状态下电阻上电压的波形
这是在稳定状态下电容上电压UC的波形
这个实验的要求是
信号源的频率是1kHZ
它的幅度是5V的这么一个方波
电容C=5600pF
我们分别观察
R=10kΩ
R=100kΩ的时候UC的波形
这是第四个电路
是脉冲分压器电路
在这个电路中
R1和C1并联
R2和C2并联
然后再串联
它的输入信号是一个方波
方波的幅值是U
方波的周期是T
这个波形是当满足这个条件的时候
当电路参数满足这个条件的时候
电容C2上的波形
这个波形仍然是一个方波
但是如果不满足这个条件
比如说如果满足这个条件
那么UC2这个波形就不是方波了
那么一开始它要上冲
超过这个它的稳态值
然后再逐渐下降
所以形成这么一个波形
如果满足这个条件
那么它的波形又是另外一种形式
另外一种样子
所以说我们去改变这个电路的参数
就可以得到输出三种不同的波形
这个电路特点就是说
当满足这个条件时候
那么输出电压与输入电压相似
都是方波
波形不产生畸变
这个电路的要求是
输入信号是1kHZ
幅度5V的方波
R1=100kΩ
R2=10kΩ
C2这个电容是5400pF
改变C1
观察C2
就是C2上的电压
UC2的波形与电容C1的变化关系
下面介绍一下实验设备与试验方法
这是第一个电路
那么这是第二个电路
这两个电路的直流电源都用这个直流稳压电源
然后这是单刀双头开关
这是电阻
在第一个电路里面
我们要换电阻
首先用1kΩ的电阻
然后再用10kΩ的电阻
在第二电路里面
这个电阻就是10kΩ
那么在第一个电路里
这个电容是10μF
在第二个电路里面
电容都是10μF
然后这个电容上电压的波形
我们用示波器去测量
可以用示波器去测量电容电压的过渡过程曲线
我们还要测量出来时间常数
这是第三个电路
那么电阻是10k
电容是5400pF
这是信号源
这个信号源输出的是方波
用示波器去观察电容上电压的波形
这个信号源的频率是1kHZ
幅度是5V 是方波
我们改变电阻
分别测量电容上的电压波形
这是第四个电路
仍然是用信号源给信号
然后这电阻R1是100kΩ
R2是10kΩ
那么这个C2是5400pF
然后这个C1用的是一个可变电容
然后用示波器去观察C2上的波形
这个输入信号是1kHZ 5V的方波
调整这个可变电容
观察C2上的这个电压波形的变化
下面给大家演示一下实验过程
大家好
我们现在来进行RC过渡过程的这个电路的实验演示
首先进行第一个实验电路RC电路的过渡过程
实验要求是E=10V
电容为10μF
分别测量R=10kΩ
和R=1kΩ时的电路的过渡过程曲线
并测量它的时间常数τ
大家接好电路
实验参数如图所示
电阻R=10K
电容为10μF
输入为10V的直流电源信号
外触发信号接在开关处
用通道1的信号观察电容端的这个过渡过程曲线
下面我们来进行下实验操作
先讲一下示波器的设置
示波器的触发设置
大家可以看下面菜单
现在触发类型是边沿触发
触发边沿是上升沿
现在的信号源是选的是外部触发信号
先按单次触发
然后操作开关由2拨到1的位置
大家可以看到屏幕上显示的就是过渡过程的曲线
下面我们来测量一下时间常数τ
按一下Cursor
分别移动两个光标
因为电源电压为10V
所以第二个光标线的位置
我们应该调到10乘以0.632即6.32V的位置
现在我们可以看到示波器上显示的ΔT的值
就是它的时间常数
下面我们再来看一下
在电阻R=1kΩ时它的输出过渡过程曲线
现在我们更换一下参数
把电阻R由10k改成1k
我们再来看一下实验现象
操作和前面是一样的
按一下Single键
然后操作开关K
同时我们调整游标的位置
此时屏幕上显示的ΔT的值
就是它的时间常数
可以看到和刚才的R=100k时的时间常数约相差了10倍
这就是第一个实验电路
下面我们来进行第二个电路的实验演示
是初始值不独立的一阶电路
实验要求
电源电压10V
电阻R是10k
电容C1和C2均为10μF
搭接好的电路如图所示
外触发信号接在开关处
用通道1来看一下这个电容端的输出电压波形
下面我们来操作一下来看一下实验现象
示波器的调试
同前面第一个电路是一样的
按一下Single键
由2拨到1
大家看示波器上显示的就是电容C2的过渡过程曲线
下面我们来测一下它的时间常数τ
调节好两个水平光标的位置
第二条光标线的位置同样也是在E的0.632处
约8.16V
ΔT显示的就是现在的时间常数τ
下面我们来进行第三个电路的实验演示
连续脉冲作用下的RC电路的过渡过程
实验要求
输入信号为方波
幅度为5V
峰峰值为10V
它的频率是1kHZ
电容是5400pF
分别测量电阻为10k和100k时的电路的过渡过程曲线
这就是电阻R为10kΩ时
示波器显示的波形
大家可以看到现在时间常数τ比较小
所以在半个周期内就完成了充放电的过程
下面我们更换一下电阻再来看一下实验的波形
现在示波器上显示的就是
电阻R为100kΩ时的输出波形
大家可以看到因为时间常数τ比较大
所以在半个周期内过渡过程没有结束
下面我们来进行第四个实验电路的演示
这是一个脉冲分压器电路
输入信号是方波
幅度是5V
峰峰值为10V
频率是1kHZ
电阻R为10kΩ
电容C2为5400pF
电阻R1为100kΩ
电容C1为一个300pF到800pF的可调电容
下面我们来看一下实验现象
电容C1的值现在是在最大800pF
所以R1C1>R2C2
大家可以看到示波器上的输出波形是有畸变的
下面我们来调节电容C1
现在C1的值是540pF
所以R1C1=R2C2
大家可以看到示波器上的波形
输出波形是没有畸变的
继续调节电容C1
减小C1到300pF
此时R1C1 大家可以看到输出波形它的变化
-1.1 电路变量及方向
--作业
-1.2 基尔霍夫定律
--作业
-1.3 电路元件
--作业
-1.4 两种电源的等效互换
--作业
-1.5 支路电流法
--作业
-1.6 节点电位法
--作业
-2.1 叠加定理
--作业
-2.2 等效电源定理之戴维宁定理
--作业
-2.3 等效电源定理之诺顿定理
--作业
-2.4 含受控源电路的分析方法
--作业
-3.1 SPICE电路文件
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.1 SPICE电路文件
-3.2 元件语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.2 元件语句
-3.3 直流分析与输出语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.3 直流分析与输出语句
-3.4 子电路与模型语句
-3.5 Aim-spice使用方法
-4.1 正弦交流电路的概念
-第4讲 正弦交流电路基础--4.1 正弦交流电路的概念
-4.2 正弦量的相量表示法
-第4讲 正弦交流电路基础--4.2 正弦量的相量表示法
-4.3 纯电阻交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.3 纯电阻交流电路
-4.4 纯电感交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.4 纯电感交流电路
-4.5 纯电容交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.5 纯电容交流电路
-5.1 RLC串联的交流电路
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.1RLC串联的交流电路
-5.2 交流电路的一般分析方法
-第5讲正弦交流电路的分析方法--5.2交流电路的一般分析方法
-5.3 功率因数的提高
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.3 功率因数的提高
-5.4正弦信号源与.tran分析语句
-第5讲--5.4正弦信号源与.tran分析语句
-6.1 串联谐振
--作业
-6.2 并联谐振
--作业
-6.3 电路的频率特性
--作业
-6.4 ac交流扫描分析语句及其应用
--作业
-6.5 RLC电路的串联谐振实验
--6.5Video
-7.1 三相交流电源
-第7讲 三相交流电路--7.1 三相交流电源
-7.2 负载星形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.2 负载星形连接的三相电路分析
-7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-7.4 三相电路功率
-第7讲 三相交流电路--7.4 三相电路功率
-7.5 安全用电常识
-7.6 用SPICE分析三相电路
-第7讲 三相交流电路--7.6 用SPICE分析三相电路
-7.7 三相电路实验
--Video
-8.1 非正弦周期交流信号的分解
--作业
-8.2 非正弦周期交流电路的分析计算
--作业
-8.3 有效值和平均功率
--作业
-8.4 用Spice分析非正弦交流电路
--作业
-9.1 换路定理与初始值的确定
--作业
-9.2 过渡过程的经典分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.2 过渡过程的经典分析方法
-9.3过渡过程的三要素分析法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.3过渡过程的三要素分析法
-9.4 过渡过程的叠加分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.4 过渡过程的叠加分析方法
-10.1 微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-第10讲--10.1微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-10.2 含有多个储能元件的一阶电路
-第10讲--10.2含有多个储能元件的一阶电路
-10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-第10讲 --10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-10.5 RC电路的过渡过程
--Video
-11.1 磁场的物理量与磁性材料
-第11讲 磁路与变压器--11.1 磁场的物理量与磁性材料
-11.2 安培环路定律和磁路的欧姆定律
-第11讲磁路与变压器--11.2安培环路定律和磁路的欧姆定律
-11.3 交流铁芯线圈
-第11讲 磁路与变压器--11.3 交流铁芯线圈
-11.4 变压器的结果与工作原理
-第11讲 磁路与变压器--11.4 变压器的结果与工作原理
-11.5 变压器的额定值及特殊变压器
-第11讲 磁路与变压器--11.5变压器的额定值及特殊变压器
-11.6 用SPICE分析变压器电路
-第11讲 磁路与变压器--11.6用SPICE分析变压器电路
-12.1 Multisim主要窗口组件
-第12讲--12.1 Multisim主要窗口组件
-12.2 电路图的编辑与测试
-第12讲 --12.2电路图的编辑与测试
-12.3 元件库
--12.3
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.3 元件库
-12.4 测试仪表
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.4 测试仪表
-12.5 Multisim的分析功能
-第12讲 --12.5 Multisim的分析功能
-12.6 用Multisim分析电路举例
-13.1 预备知识
-第13讲 电动机--13.1 预备知识
-13.2 异步电动机的转动原理
-第13讲 电动机--13.2 异步电动机的转动原理
-13.3 三相异步电动机的结构和工作原理
--作业
-13.4 三相异步电动机的机械特性
-第13讲 电动机--13.4 三相异步电动机的机械特性
-13.5 三相异步电动机的使用
-第13讲 电动机--13.5 三相异步电动机的使用
-13.6 单相异步电动机简介
-14.1 常用低压电器
-14.2 电动机的启-保-停控制及电机的保护
--作业
-14.3 基本控制环节
--作业
-14.4 综合举例
--Video
-14.5 继电器-接触器控制系统实验
--Video
-15.1 可编程控制器的组成与工作原理
--作业
-15.2 S7-200 PLC程序设计基础
--作业
-15.3 位逻辑指令
--作业
-15.4 定时器指令与计数器指令
--作业
--第十五讲讲义
-16.1 小型PLC控制系统的设计方法
-第16讲--16.1小型PLC控制系统的设计方法
-16.2 顺序功能图
-第16讲 可编程控制器之二--16.2 顺序功能图
-16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-第16讲--16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-16.4 Step7-Microwin的窗口组成
-16.5 Step7-Microwin使用举例
-期末考试--电工技术期末考试
