仿真实验1RC电路的过渡过程测量一、实验目的1、观察RC电路的充放电特性曲线，了解RC电路由恒定电压源激励的充放电过程和零输入的放电过程。2、学习并掌握EWB软件中虚拟示波器的使用和测量方法。二、原理及说明1、充电过程当电路中含有电容元件或电感元件时，如果电路中发生换路，例如电路的开关切换、电路的结构或元件参数发生改变等，则电路进入过渡过程。一阶RC电路的充电过程是直流电源经电阻R向C充电，就是RC电路对直流激励的零状态响应。对于图1所示的一阶电路，当t=0时开关K由位置2转到位置1，由方程：初始值：Uc(0-)=0可以得出电容和电流随时间变化的规律：RC充电时，电容两端的电压按照指数规律上升，零状态响应是电路激励的线性函数。其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量τ越大，暂态响应所待续的时间越长即过渡过程时间越长。反之，τ越小，过渡过程的时间越短。2、放电过程RC电路的放电过程是电容器的初始电压经电阻R放电，此时电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即为零输入响应。在图1中，让开关K于位置1，使初始值Uc(0-)=US，再将开关K转到位置2。电容放电由方程，可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：三、实验内容1、RC电路充电过程(1)在EWB软件的元器件库中，选择直流电压源、接地符号以及所需的电阻、电容、双掷开关等，电容C=μF(一位同学学号最后两位))，电阻R=KΩ(另一位同学学号最后两位)。按照图2接线，并从仪器库中选择示波器XSC接在电容器的两端。(2)启动仿真运行开关，手动控制电路中的开关切换，开关置于1点，电源通过电阻对电容充电。观测电容的电压变化，移动示波器显示面板上的指针位置，记录电容在不同时间下的电容电压，填在表1中。表1RC电路充电充电时间t2(s)注：（近似τ值）0τ2τ3τ4τ5τ测量值Uc(V)理论值Uc(V)2、RC电路放电过程将电容充电至10V电压，手动控制电路中的开关切换，将开关K置于3点，电容通过电阻放电。观测方法同上，数据记在表2中。表2RC电路放电放电时间t2(s)注：（近似τ值）0τ2τ3τ4τ5τ测量值Uc(V)理论值Uc(V)3、RC电路时间常数的影响按图2接线，按下面4种情况选取不同的R、C值，用示波器观察uc(t)波形的变化，电路充电和放电的快慢情况，并将其描绘下来。(1)电容C=μF(一位同学学号最后两位/100))，电阻R=KΩ(另一位同学学号最后两位)(2)电容C=μF(一位同学学号最后两位*100))，电阻R=KΩ(另一位同学学号最后两位)(3)电容C=μF(一位同学学号最后两位))，电阻R=KΩ(另一位同学学号最后两位*100)(4)电容C=μF(一位同学学号最后两位))，电阻R=KΩ(另一位同学学号最后两位/100)四、思考与报告要求1、绘制出电容充电及放电过程，并做出必要的说明。2、RC充电电路和放电电路中电容电压变化规律的数学表达式是什么？并与仿真实验结果进行比较。3、时间常数的计算公式是什么，其值大小对一阶电路过渡过程的影响如何？仿真实验2正弦激励下RC电路的过渡过程一、实验目的1、研究RC电路在正弦交流激励情况下，响应的基本规律和特点。二、原理及说明1、正弦交流波激励下的响应图1RC电路在正弦交流激励情况下的响应设输入到RC电路的正弦电压为uS=USmcos(t+)，t>0，为初相角，电路方程为：设电容的初始电压为U0，即uC(0–)=U0,微分方程的解由稳态响应和瞬态响应构成。瞬态响应：，求解得到：稳态响应：全响应：其中，K=U0-Ucmcosu，，。三、实验内容(1)按图2接线，在EWB软件的电源库中选取交流电压源，参数设置：幅值为2V，频率为50Hz，初相角为0°。C=0.01μF，R=1KΩ。用示波器观察uc(t)波形的变化情况，并将其描绘下来。图2(2)R、C不改变，按下面3种情况选取交流电压源不同的参数。①幅值为2V，频率为50Hz，初相角为-180°~+180°，间隔30°；②频率为50Hz，初相角为0°，幅值范围是1-10V，间隔2V；③幅值为2V，初相角为0°，频率为0~1KHz，间隔200Hz。用示波器观察uc(t)波形的变化情况，并将其描绘下来。四、思考与报告要求1、给出仿真电路和仿真结果。2、绘制各种激励下的响应，并做出必要的说明。3、正弦波三个参数（振幅、角频率和初相位）对...