.RC电路实验报告一、实验目的与实验仪器1.实验目的（1）研究RC电路的暂态过程及RC电路的充放电规律，了解元件参数对过程的影响。（2）观察正弦电压下RC电路稳态过程中电流和电压的位相关系。（3）掌握示波器和信号发生器的作用。2.实验仪器RX7-0型标准电容箱，ZX21型电阻箱，SS-7802示波器，GFG-8219A函数信号发生器。二、实验原理1.RC电路的暂态过程当电路从一个平衡态到另一个平衡态，这种从开始变化到逐渐趋于稳态的过程称为暂态过程。如图，开关合向1，电路充电，此时电路充电方程满足RC+Uc=ε由初始条件t=0时，Uc=0，则资料..Uc(t)=ε(1-e-t/RC)，i(t)=e-t/RC；开关合向2，电路放电，此时电路放电过程满足RC+Uc=0由初始条件t=0时，Uc=ε，则Uc(t)=εe-t/RC，i(t)=e-t/RC由上述充放电方程可知：①充放电的快慢由电路时间常数资料..τ=RC的大小表示，τ越大，充放电过程越慢；②由充放电暂态曲线可知，在实验过程中对于RC电路充放电过程，通常认为t≥5τ时，充放电过程结束；电路充（放）电至电压的一半时，所需时间称为半衰期T，可由此测定时间常数τ。1/22.时间常数τ对元件端电压Uc、U波形的影响R实际测量中，常利用示波器动态连续观察RC电路的充放电过程，电源电压开关采用周期为T、幅值为U的方脉冲信0号代替。同时可知：（1）当矩形方脉冲信号的门宽T与时间常数τ值数量级相k同时，电容器充电所能达到的最高电压U不受电源电压影cmax响，放电最低值U也并不是0.而且U、U的值同理论cmincmaxcmin分析值偏差的大小与矩形波周期T相对于时间常数τ取值相关，当T>>τ时，这一偏差可被忽略。k（2）电阻元件R及电容元件C的端电压U、U的波形随RCRC乘积相对于方脉冲周期T（门宽T）取值的不同而有所不k同。资料..①当τ=RC<<T时，u(t)≈RC，满足输出信号U(t)k出R与输入信号电压u的微商近似成正比，此时称为微分电路；入②当τ=RC>>T时，u(t)≈，满足输出信号电压U(t)k出c与输入信号电压u对t积分近似成正比，此时称为积分电路。入3.正弦电压作用下RC电路的稳态特性观察一定频率和幅值的正弦交流电压加在RC电路中的位相关系如图：若u=Usinωt，即电阻元件上的电压和电流位相一致。RR资料..若u=Usinωt，i=Isin（ωt+π/2），即电流位相领先于电压CC位相，位相差为π/2.电路中总电压和电流的位相差为φ=-arctan()。如果以正弦输入信号通过RC串联电路，以电容器端电压为输出信号通过调节电容器的电容值C（或电阻元件的R），即可调节输出电压与输入电压之间的位相差，因此这种RC电路也称为RC相移电路。三、实验步骤1.测绘RC电路放电电压曲线（1）选择50Hz的正矩形波脉冲，选择合适电压，调节好示波器状态，“扫描时间”预置1ms；（2）按如图连线，先调节R、C=0，观察信号源波形为正矩形脉冲波。取R=5kΩ、C=2μF观察电容器充放电电压曲线稳定波形；（3）测量放电电压曲线。利用示波器的ΔV-Δt-OFF光标测量功能键，选放电曲线最高点为原点，以0.2ms为时间间隔逐点完成对放电曲线各点（t，V）的测量。2.观察RC乘积对U-t、U-t曲线特性的影响CR图1资料.图2.（1）信号源改为50Hz方波信号，调节“输出电压”选择适当的幅值；（2）按如图1接线，调节R、C=0观察信号源波形为方波。适当调节示波器，得到1-2个周期的稳定方波，并记录下所观察到的图形；（3）已知方波门宽T约为1ms，通过固定电容值(C=0.5μF)，k改变R可以改变τ。选择如下情况：①RC=T②RC=0.1T③kkRC=5T.分别记录下各次的R、C值及相应的U-t波形图；kR（4）拆掉线路，按图2接线，重复上述操作，完成RC乘积对U-t曲线特性影响的观测。C3.观察正弦交流电压作用下电路的位相关系（1）将信号源改选为正弦波输出；（2）选择图1电路图，调节示波器，观察与U-t、U-t（i-t）总RC曲线，记录下波形图，观察并判断出电容器上电压和电流的相位差；（3）选择图2电路图，调节示波器，观察与U-t、U-t曲总C线，记录下波形图，观察并判断出电容器上电压和电流的相位差；资料..（4）观察U-t、U-t曲线的位相关系。改变R、C的取值