RCRLRLC电路动态及正弦稳态特性研究报告.docx
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RCRLRLC电路动态及正弦稳态特性研究报告
电路课程研究性实验报告
《RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究》
院校:
电气信息学院
专业班级:
学生组员:
指导老师:
胡鹤宇张向华
日期:
2020年6月20日
电路课程研究性实验
实验报告
(一).实验目的:
1学习用示波器观察和分析RC,RL,RLC的电路的响应
2通过电路方波响应波形的观察,判别元件性质
3学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。
4学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析
5了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形
6.学习正确选用交流仪器和设备
7.掌握功率表、调压器的使用
8综合运用所学知识,自主完成实验,提高科学素养,增加实
验动手能力,提高积极思考问题解决问题的能力。
(二)实验内容:
一、电路动态过程研究
1.用示波器判别黑匣子元件性质,方法自选,并确定元件参数值;
2.RC电路的方波相响应:
在RC电路中,用示波器观察RC电路方波信号响应波形。
图2所示的波形为电路时间常数τ小于周期的情况。
用实验情况估算RC电路时间常数,线路自定。
3.RL方波响应电路及时间常数估算,线路自定。
4.RLC电路方波响应:
用示波器观察RLC串联电路的方波响应、i波形
5.用EWB仿真软件,观察RLC串联电路的方波响应、i波形。
要求讨论等幅震荡的条件
二、R、L、C元件参数的测量
1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质;
2.用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数,讨论实验误差引起的原因。
3.用EWB仿真软件分别测量R、L、C元件交流的参数,方法自定,试验线路自拟。
三、正弦电源下电路稳态特性的研究
1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。
2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。
3.用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。
(三)实验要求
1.自拟实验线路,并画出具体实验线路。
2.自拟记录表格记录有关实验数据。
3.记录示波器,观察电压,电流波形。
4.研究性实验报告参考平常实验报告形式,包括项目组人员及分工;主要内容简述目的;实验线路;实验数据和波形,曲线;实验结果与分析;实验问题的处理与心得等;所选仪器与设备型号等。
5.鼓励增加自己感兴趣的实验内容或自选实验项目。
(四)实验任务
1.电路动态过程研究
(1)用示波器判别黑匣子元件性质,方法自选,并确定元件参数值;
电路原理图如下图所示:
若黑匣子为电阻,则元件的波形图为:
若黑匣子元件是电容元件,则元件的波形图为:
若黑匣子元件是电感元件,则元件波形图为:
(2)RC电路的方波响应:
在RC电路用示波器观察RC电路信号响应波形。
用实验方法估算RC电路时间常数,线路自定。
电路仿真图如下图所示:
所得方波图形为:
充电时间常数
T=R1R2*C/(R1+R2)
放电时间常数
T=R2*C
(3)RL方波响应及时间常数估算,线路自定。
实验仿真图如下图所示:
所得电感电压波形图:
充电时间常数
T=L*(R1+R2)/R1R2;
放电时间常数
T=L/R2;
(4)RLC电路方波响应:
用示波器观察RLC串联电路的方波响应Uc,i波形。
仿真电路模型如图所示:
Uc,i方波响应:
2.R.L.C元件参数的测量
(1)用电流电压表判别黑匣子元件性质;
1.调压器提供实验电压,电压表监测元件电压,电流表监测元件电流,在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器,若电流表读数增大则被测元件为容性;反之为感性。
实验结果
据图将电压表和电流表的示数记录到表-1中
电压
电流
电容器并入前
电容器并入后
(2)用交流电压表。
电流表及功率表分别测量R.L.C元件的交流参数,讨论误差产生的原因。
1.如下图为电压线圈支路前接法:
由图可求功率表的读数
PW=PL+I²(RA+RWA)
因而产生误差△P
△P=I²(RA+RWA)
PL为ZL上的功率,为了减少测量误差,应使I²(RA+RWA)越小越好,故这种电路适用于RL≥(RA+RWA)的场合
2.如下图为功率表后接的方法测量R.L.C的交流参数(电阻。
电容。
电感相互调换即可):
电压线圈支路前接法和电压线圈支路后接法是一种对偶电路,则分析方法可采用对偶原理。
由上图可求功率表的读数
PW=PL+U²(1/RV+1/RWV)
因而产生的误差△P
△P=U²(1/RV+1/RWV)
为减小误差,应使△P越小越好,这种电路适用于:
RWV≥RL,RV≥RL。
3.实验表格及其数据
接后式:
测试记录
负载类型
U/V
I/A
P/W
电压线圈前接
16.0
0.067
1.38
电阻器
17.8
0.090
1.32
电感器
73
0.010
1.37
电容器
3.正弦电源下电路稳态特性的研究
(1)用示波器分别观察R.L.C元件的在正弦电压情况下响应u,i的波形。
电阻仿真电路图如下图所示:
U,i波形图:
电感仿真电路图如下图所示:
U,i波形图:
电容仿真电路图如下图所示:
U,i波形图:
(2)用示波器分别观察R.L.C元件串联的在正弦电压情况下感性。
容性和电阻性响应u,i波形。
容性电路响应仿真电路图及其u.i波形:
感性电路响应仿真电路图及其u.i波形:
电阻性电路响应仿真电路图及其u.i波形:
(五)实验设备:
双线示波器1台
信号发生器1台
黑匣子1台
电阻箱2个
电容器1个
电感器1个
电压表1个
电流表1个
功率表1个
电容箱1个
单向调压器1台
(六)心得与体会:
一个长学期的电路原理,让我学到了很多东西,从最开始的什么都不懂,到此刻的略懂一二。
在学习知识上面,开始的时候完全是老师讲什么就做什么,感觉速度还是比较快的,跟理论也没什么差距。
但是之后就觉得越来越麻烦了。
从最开始的误差分析,实验报告写了很多,但是真正掌握的确不多,到最后的回转器,负阻,感觉都是理论没有很好的跟上实践,很多状况下是在实验出现象以后在去想理论。
在实验这门课中给我最大的感受就是,必须要先弄清楚原理,在做实验,这样又快又好。
在养成习惯方面,最开始的时候我做实验都是没有什么条理,想到哪里就做到哪里。
比如说测量三相电,有很多种状况,有中线,无中线,三角形接线法还是Y形接线法,在这个实验中,如果选取恰当的顺序就能够减少很多接线,做实验就应要有良好的习惯,就应在做实验之前想好这个实验要求什么,有几个步骤,就应怎样安排才最合理,其实这也映射到做事情,不管做什么事情,就应都要想想目的和过程,这样才能高效的完成。
电原实验开始的几周上课时间不是很固定,实验报告也累计了很多,第一次感觉有那么多实验报告要写,在交实验报告的前一天很多同学都通宵了的,这说明我们都没有合理的安排好自己的时间,我就应从这件事情中吸取教训,合理安排自己的时间,完成就应完成的学习任务。
这学期做的一些实验都需要严谨的态度。
在负阻的实验中,我和同组的同学连了两三次才把负阻链接好,又浪费时间,又没有效果,在这个实验中,有很多线,很容易插错,所以要个性仔细。
在最后的综合实验中,我更是受益匪浅。
我和我组员分工合作,各自完成自己的模块。
电路原理实验最后给我留下的是:
严谨的学习态度。
做什么事情都要认真,争取一次性做好,人生没有太多时间去浪费。
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