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1、电工学实验电工学实验一阶过渡过程一阶过渡过程一阶过渡过程一阶过渡过程n一阶电路是由一个储能元件（电容或电感）和一阶电路是由一个储能元件（电容或电感）和电阻组成的电路，它的电阻组成的电路，它的KVLKVL或或KCLKCL是由一阶常系是由一阶常系数微分方程来描述的。理论课上已经学会了用数微分方程来描述的。理论课上已经学会了用数学的方法求出它们的解。数学的方法求出它们的解。零输入响应零输入响应：电路在零初始状态下，由在初：电路在零初始状态下，由在初始时刻施加于电路的输入所产生的响应。始时刻施加于电路的输入所产生的响应。零状态响应零状态响应：电路在零初始状态下，由在初：电路在零初始状态下，由在初始时刻
2、施加于电路的输入所产生的响应。始时刻施加于电路的输入所产生的响应。全响应全响应：初始状态和初始输入共同作用下的：初始状态和初始输入共同作用下的响应。响应。一阶过渡过程一阶过渡过程n本实验是学会用实验的方法（用电子测量仪器）本实验是学会用实验的方法（用电子测量仪器）去观察它的响应过程。去观察它的响应过程。n由于从动态元件两端看进去的电路，若干电阻由于从动态元件两端看进去的电路，若干电阻可以等效为一个电阻，因此为了研究方便取简可以等效为一个电阻，因此为了研究方便取简单的单的RCRC或或RLRL电路形式来测量。电路形式来测量。n由于控制电源开关的动作相对于电路的时间常数由于控制电源开关的动作相对于电
3、路的时间常数太大无法观察（对于太大无法观察（对于R=100R=100欧姆，电容为欧姆，电容为0.150.15微法微法时时间常数为时时间常数为1515微秒）。微秒）。n利用方波信号可以代替电源的开关同时观察一阶利用方波信号可以代替电源的开关同时观察一阶过渡过程的零输入和零状态两个过程：由方波的过渡过程的零输入和零状态两个过程：由方波的上升沿引起的响应为零状态；由方波的下降沿引上升沿引起的响应为零状态；由方波的下降沿引起的响应为零输入响应；起的响应为零输入响应；n用方波观察一阶过渡过程的条件：方波的周期要用方波观察一阶过渡过程的条件：方波的周期要大于大于5 5倍的时间常数。倍的时间常数。n时间常数
4、的物理意义是当输入响应衰减到初始值时间常数的物理意义是当输入响应衰减到初始值的的36.8%36.8%或零状态上升到稳态值的或零状态上升到稳态值的63.2%63.2%时所需要时所需要的时间。的时间。n正阶跃信号作用下正阶跃信号作用下n输入负阶跃信号输入负阶跃信号 n其中其中RCRC称为电路的时间常数称为电路的时间常数 一阶过渡过程一阶过渡过程时间常数的测量时间常数的测量信号源信号源示波器共地示波器共地CH1CH2一阶过渡过程的观察一阶过渡过程的观察-RC电路电路n方波方波Us=2Vp-p,Us=2Vp-p,nf=1kHzf=1kHznR=100R=100nC=0.2C=0.2F Fn测量时间常数
5、测量时间常数n在坐标纸上画出电容和在坐标纸上画出电容和电阻两端电压波形电阻两端电压波形n改变改变R=470R=470再次测量再次测量时间常数时间常数CH1CH2一阶过渡过程的观察一阶过渡过程的观察-RL电路电路n方波方波Us=2Vp-p Us=2Vp-p f=1kHzf=1kHznR=100R=100nL=10L=10mHn测量时间常数测量时间常数n在坐标纸上画出在坐标纸上画出电感和电阻两端电感和电阻两端电压波形电压波形n改变改变R=1KR=1K再次再次测量时间常数测量时间常数信号源信号源示波器共地示波器共地理论计算时间常数测量时间常数UC/UL输出波形UR输出波形RC电路C=0.2FR=10
6、0R=470RL电路L=10mHR=100R=1K实验数据记录实验数据记录实验报告要求：实验报告要求：1.按照实验任务的要求，用坐标纸画出所观察的波形，并标明电路参数和时间常数。2.总结示波器测定时间常数的方法。3.根据实验观察结果，归纳、总结微分电路和积分电路的特点。4.思考题:5.如果方波的周期不比时间常数大得多，结果如何？6.实际测量曲线和理论值差距在哪里。原因？用示波器测量相位差用示波器测量相位差1.1.将显示方式按钮将显示方式按钮“ALT”ALT”按下；按下；2.2.两个通道的输入耦合方式拨到接两个通道的输入耦合方式拨到接地状态，调节扫描线的位置于中地状态，调节扫描线的位置于中央；央；3.3.再将两通道的输入耦合方式拨到再将两通道的输入耦合方式拨到ACAC状态；状态；4.测量两个波形的相位差格数测量两个波形的相位差格数X；5.测量一个波形完整周期的格数测量一个波形完整周期的格数XT；6.计算相位差计算相位差: =
