RLC串联电路的暂态过程---内蒙古大学物理实验中心幻灯片课件.ppt

内容总览;实验目的;实验仪器设备;实验原理;实验原理;然后将K合向2，则电容又通过R放电，直至UC由UC=E到UC=0为止。;（1）充电暂态过程

当K合向1的瞬间，电容上无电荷（q=0）,E全部作用在R上，电路中电流最大（I=E/R），电流通过R向C充电，使C的极板上积累电荷，并具有UC（UC=q/C），随着q的积累，UC将增大，充电电流将减小。与此同时q及UC增长变慢，充电速度也越来越慢，直至UC=E时，充电过程结束。;在整个充电过程中有

q=CUC(1)

iR+UC=E(2);根据初始条件：t=0时，q=q0=0,并利用（1）式，可求解出微分方程（3）式的解为;实验原理;实验原理;;根据初始条件：t=0时，q=q0=CE,利用(1)式,可求解出微分方程(9)式的解为

（10）

（11）

将(11)式代入(8)式得;（12）

（13）;在RC串联电路中，将=RC称为RC电路的时间常数，的大小决定了充、放电暂态过程时间的长短，即放电快慢。RC???联电路充放电过程中UC-t关系图如图（2）所示。;图（3）;然后K合向2，又由于自感电动势的作用，电流慢慢减小，直至由，这说明在RL串联电路中，有电流增大和电流消失的暂态过程。;;;（17）

由（16）（17）式可知：在电流增长暂态过程中，UL,i,都随t的指数规律变化，i随t增大而增大，UL随t增大而减小。;实验原理;实验原理;由（19）（20）式可知：在电流消失过程中，I,UL都按时间t的指数规律变化，并都随t的增大而减小。

在RL串联电路中，将称为RL电路时间常数，的大小决定了电流增长和消失的暂态过程时间的长短，即电流增长和消失的快慢。RL串联电路电流增长和电流消失过程中i~t关系图如图所示。;实验原理;实验原理;代入（21）式得

（22）;

①时,(23)

(24)

若则(25);③时（28）;当C上无电荷时，将K合向1，E将对C充电，直至UC=E，q=CE为止，则有

（29）

根据初始条件：t=0时，UC=0，求解（29）式可得

（1）时，（30）

（2）时，（31）

（3）时，（32）;由（30）（31）（32）式可知：不论哪种情况，UC都随t而变化，关系如图（7）所示。;比较图（6）和图（7）可知：充电暂态过程和放电暂态过程十分相似，只是最后趋向的平衡位置不同。;4、方波??号源;1．研究RC串联电路的暂态过程;(2)调节示波器观察R取表中不同值时,UC的波形,描下各个波形,在波形上标明充电过程和放电过程,分析说明UC的变化规律.

(3)将图(9)中C取表中不同值时,观察并描下不同C时电压的波形,在波形上标明充电过程和放电过程说明UC的变化规律.

(4)求出图(10)中电压半衰期，由公式计算时间常数。;(3)将图(11)中L取不同值时UL的波形,观察并描下不同L时电压的波形,在波形上标明电压增长过程和消失过程,分析说明UL的变化规律.;3.研究RLC串联电路的暂态过程;（3）取R=500Ω，读出方波一个周期T中所包含的振动次数N，根据方波的周期，计算出欠阻尼振荡周期，并与利用（24）式计算出的周期进行比较，求出百分误差。

（4）把实验得到的临界态阻值和计算值值进行比较，求出百分误差。;（1）什么是暂态过程？RC、RL串联电路的暂态过程各是什么？

（2）RC、RL电路的时间常各是什么？其物理意义各是什么？

（3）RLC串联电路的暂态过程有何特点？;2、实验后思考题

（1）RC串联电路中，若时间常数远大于方波周期T，UC和i的波形是什么样的？

（2）RL串联电路中，若时间常数远大于方波的周期T时，UL和i的波形是什么样的？

（3）在RLC串联电路中，若电源为直流其电压是E，电容两端电压是否会大于E？电容的耐压值要选多大才能保证安全？