一阶电路过渡过程的仿真实验报告

一阶电路过渡过程的仿真实验报告一阶电路过渡过程的仿真实验报告 实验名称：一阶电路过渡过程的仿真实验 实验者：王子申 同组同学：李万业 杨锦鹏 专业及班级：14 电气工程及其自动化二班 一、实验目的： 1、进一步熟悉 Multisim 仿真环境。 2、掌握瞬态分析的使用方法。 3、理解过渡过程的含义。 二、实验设备： 1、PC 机 一台 2、Multisim 仿真软件 一套 三、实验原理： 电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 1、RC 电路的零状态响应（电容 C 充电） 在图 5-1 (a)所示 RC 串联电路，开关 S 在未合上之前电容元件未充电，在 t = 0 时将开关 S 合上，电路既与一恒定电压为 U 的电源接通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。 (a) (b) 图 5-1 RC 电路的零状态响应电路及 u C、u R、i 随时间变化曲线 根据基尔霍夫电压定律，列出 t ? 0 时电路的微分方程为 (注：i?电容元件两端电压为 dudq,q?CUc，故 i?Cc) dtdt 其随时间的变化曲线如图 5－1 (b) 所示。电压 u 按指数规律随时间增长而趋于稳定值。 c 电路中的电流为 电阻上的电压为 其随时间的变化曲线如图 5－1 (b) 所示。 2、RC 电路的零输入响应（电容 C 放电） 在图 5－2（a）所示, RC 串联电路。开关 S 在位置 2 时电容已充电，电容上的电压 u C = U 0，电路处于稳定状态。在 t = 0 时将开关从位置 2 转换到位置 1，使电路脱离电源，输入信号为零。此时电容元件经过电阻 R 开始放电。此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。 (a) (b) 图 5－2 RC 电路的零输入响应电路及 uC、uR、i 随时间变化曲线 根据基尔霍夫电压定律，列出 t ? 0 时的电路微分方程为 电容两端电压为 其随时间变化曲线如图 5-2 (b)所示。它的初始值为 U0，按指数规律衰减而趋于零。 ? = R C 式中? = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程所用时间的长短，? 越大过渡时间就越长。 电路中的电流为 电阻上电压为 其随时间变化曲线如图 5-2 (b)所示。 3、时间常数 τ...