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实验三十八：RLC串联电路暂态过程的研究 海南大学—大学物理实验中心 巫志玉 课件下载地址： 帐号与密码：455817144 TEL 一、实验目的 * * * 1、加深对电容电感时间常数特性的认识和理解 2、观测RC与RLC串联电路的暂态过程 3、学会用计算机来观测暂态过程 二、仪器用具 FB208型RLC电路暂态过程研究实验仪、 计算机等 三、实验原理 1、暂态过程 ◆RLC电路在接通或断开电源的短暂时间 内，电路从原来的稳定状态转变到另一 个稳定状态的过程。 ◆这种过程主要由电容、电感的特性所决定。 2、RC串联电路的暂态过程 ◆充电过程 (K接到1) 初始条件 ◆时间常数(驰豫时间) 称为电路的时间常数。 物理意义： 决定充电和放电的快慢。 τ越大，充电或放电越慢，反之越小。 当t= RC时： 注意：当t4τ以上时，可以认为充电完毕。 t ◆放电过程 (K接到2) 初始条件 ◆半衰期 在放电时，电容器上的电压由E减小到 E/2时，相应经过的时间T1/2称为半衰期 物理意义： 也是反映暂态过程快慢的物理量。 当t=T1/2时： 当t= 时： 解得： 或 ●与τ比较，实验中便于直接测量半衰期T1/2 ●理论上可以证明：充电与放电电压曲线上 的交点所对应的时间即为半衰期T1/2。 3、RLC串联电路的暂态过程 ◆放电过程 (K接到2) 因有 上式可改写为 初始条件 初始条件 ●讨论 (1)当 时，欠阻尼振荡暂态过程 (圆频率) (时间常数) (2)当 时，过阻尼暂态过程 (不能理解为时间常数) (不能理解为圆频率) (3)当 时，临界阻尼暂态过程 (临界电阻) 临界阻尼 欠阻尼 过阻尼 ◆充电过程 (K接到1) 因有 上式可改写为 初始条件 初始条件 ●和放电过程相比，其解仅差一个常数，相 应的三种充电暂态过程曲线如图所示。 RLC串联电路的充、放电暂态过程曲线 结论：RLC串联电路由 R2与4L/C的比值决定电 路由何种暂态过程趋于 稳定状态。 四、实验内容 1、观测RC串联电路的暂态过程 2、观测RLC串联电路的阻尼暂态过程 欠阻尼振荡暂态过程的观测 五、实验步骤 1、实验系统的准备与启动 2、端口的选择及实验类型的确定 3、实验者信息的输入及量程通道的选择 4、实验数据的采集与保存 5、实验报告操作及数据记录处理 6、实验系统的退出 7、实验仪器的整理 六、数据记录 1、观测RC串联电路的暂态过程 2、观测RLC串联电路的阻尼暂态过程 欠阻尼振荡放电暂态过程的观测 实验要求：在直角坐标纸上作出lnUc～t图，求出斜率k。 则衰减时间常数：τ′=－1/k，再与理论值τ进行比较。 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 说明：实验求欠阻尼振荡衰减时间常数的方法 欠阻尼振荡的衰减规律为： 作出lnUc～t图、求斜率K，则衰减时间常数τ′=－1/k