实验三RLC串联电路的暂态过程实验报告
14级软件工程班
候梅洁14047021
【实验目的】
1.用存储示波器观察RC，RL电路的暂态过程，理解电容，电感特性及电路时间常数τ的物理意义。

2.用示波器观察RLC串联电路的暂态过程，理解阻尼振动规律。

3.进一步熟悉使用示波器。

【实验仪器】
电感箱、电容箱、电阻箱、函数信号发生器、示波器、导线等。

【实验原理】
在阶跃电压作用下，RLC串联电路由一个平衡态跳变到另一平衡态的转变过程，这一转变过程称为暂态过程。

暂态过程期间，电路中的电流及电容，电感上的电压呈现出规律性的变化，称为暂态特性。

1.RC电路的暂态过程。

电路如图所示：
【实验结果与分析】
1.观测U c波形时：方波信号500Hz输出；分别取：第一组R=1000ῼ，C=0.5uF，第二组R=500ῼ，C=0.2uF；
用示波器观测波形后，我们在坐标纸上绘制了U、U c、U
R
的
波形图，从图中可以看到：U、U
R
、U c三者周期、相位均相同。

且
U
R
=U-U c。

U、U c都是呈指数型变化的，然而U比U c变化的缓一些。

在阶跃电压的作用，U c是渐变接近新的平衡值，而不是跃变，
这是由于电筒C储能元件，在暂态过程中不能跃变。

而U
R
变化幅度
很大，理论上，U
R
的峰值应该是是U的峰值的两倍，因为开关接1时，给电容正向充电时，R两端的电压为E，当反向电容放时，R两
端电压为-E，两者之差为2E，就是U
R
的峰值。

而事实上，我们看到
的波形图中U
R
的峰值小于2U，这可能是由于：
（1）电阻内部有损耗、欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大．故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和.
（2）数字示波器记录的数据精确度有限造成误差。

（3）数字示波器系统存在内部系统误差。

（4）外界扰动信号会对示波器产生影响。

（5）电器元件使用时间过长，可能造成相应的参数有误差。

（6）电源电压不稳定.
2.测量RC串联电路的时间常数：我们取一个峰值处为t
1
，取与其最
近的一个零点处为t
2，调节示波器将t
1
和t
2
时间段的波形放大到合适
大小，从光屏上测出半衰期（此时U c=E/2)t为92.0s，通过公式U c=E·e-t/τ，计算出时间常数为132.73s。

3.RL电路暂态的观测：
观测方法与RC电路暂态过程的观测方法类似，分别测试了两组数据：第一组R=200ῼ，L=0.02H，第二组R=40ῼ，L=0.04。

从图
中可以看到：U、U
R 、U
L
三者周期、相位均相同，且三者都是呈指
数型变化。

此时观测到U、U
R 、U
L
三者的峰值不同。

从波形图可看
出，RL串联电路中的电流是不能突然变化，而电感两端的电压是能够突然变化的。

RL串联电路中，电压与电流的快慢与时间常数有关。

通过与测量RC中时间常数的类似方法，可以测出相应的时间常数。

所测的时间常数可能会偏小，原因是欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻，并且其阻值随着振荡频率的升高而增大．故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和。

六．心得体会
通过此次试验，让我们学会了用示波器来观测RC和RL的暂态过程，更加深入的理解了电容、电感特性及时间常数的物理意义。

同时进一步熟悉使用示波器。

培养我们对物理电路的分析能力和动手实验的能力。