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表4—3电流源与电压源的等效变换 RL(Ω) Ic(mA) U(V) 0 200 400 600 800 1k
四．实验设备
名称 数量 型号 L．直流可调电压0～30V板 1 MCl046 2．±15V电压源和200mA恒流源 l MCl034 3．电阻箱 2 ZX2l
4．电阻 2 300Ω×1，1kΩ×1 5．电位器 2 1kΩ×1，5.1kΩ×1 6．三极管 1 9013
7．交直流电压电流表 1 MC1108或MC1102 8．标准型导线 若干 9．标准型短接桥 若干
10．九孔实验方板 1块 200mm×300mm
五．分析与讨论
1．根据表4-l，表4-2，表4-3中的实验数据绘制理想电流源、实际电流源以及电压源的伏安特性曲线。
2．比较两种电源等效变换后的结果，井分析产生误差的原因。 3．回答下列问题：
(1)电压源和电流源等效变换的条件是什么？
(2)理想电流源和理想电压源是否能够进行等效变换?为什么?
5．一阶电路实验
一．实验目的
1．观察一阶电路的过渡过程．研究元件参数改变时对过渡过程的影响 2．学习函数信号发生器和示渡器的使用方法 二．实验原理
RC电路在脉冲信号的作用下，电容器充电，电容器上的电压按指数规律上升，即
UC(t)?U(1?e?t/?) (5—1)
Uc随时间上升的规律可用曲线表示，如图5—1所示。
图5．1 RC充电过渡过程 图5．2 RC放电过渡过程
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电路达到稳态后．将电源短路，电容器放电，其电压按指数规律衰减，即
UC(t)?Ue?t/? (5—2)
Uc随时间衰减的规律可以用曲线表示。如图5—2所示。
其中?＝RC称为电路的时间常数，它的太小决定了过渡过程进行的快慢。其物理意义是电路零输入相应衰减到初始值的36.8％所需要地时间，或者是电路零状态相应上升到稳定值的63.2％所需要的时间，虽然真正到达稳态所需要的时间无限大，但通常认为经过(3～5)
?
的时间，过渡过程就基本结束，电路进入稳态。
对于一般电路．时间常数均较小，在毫秒甚至微秒级，电路会很快达到稳态。一般仪表 尚来不及反应，过渡过程已经消失。因此，用普通仪表难以观测到电压随时间的变化规律。 示波器可以观测到周期变化的电压波形，如果使电路的过渡过程按一定周期重复出现，在示 波器荧光屏上就可以观察到稳定的过渡过程波形．本实验用函数信号发生器作实验电源，由 它产生一个周定频率的方波，模拟阶跃信号。在方波的前沿相当于接通直流电源，电容器通过电阻充电，如图5—1；方波后沿相当于电源短路，电容器通过电阻放电．如图5—2。方波周期性重复出现，电路就不断地进行充电、放电。将电容器两端接到示波器输入端，就可观察到一阶电路充电、放电的过渡过程。用同样的办法也可以观察到RL电路的过渡过程。
三．实验内容和步骤
1．观察并记录RC电路的过渡过程 (1) 观察并记录电容器上的过渡过程
按图5—3接好电路。调节方波频率为IkHz．并使占空比为l：l，方波幅值为2 5V，图中R=300Ω，C=0.1μF。观察示波器上的波形。调节示波器的放大倍率，放大过渡曲线，从波形图上测量电路的时间常数?，计算测量误差，然后与用电路参数的计算时间常数相比较，分析二者不同的原因。
图5-3 实验电路1
(2) 观察并记录参数改变对Uc(t)过渡过程的影响
将电路参数改为R=820Ω，C=0.1μF，重复步骤(1)的实验内容。
（3） 按图5-4接好电路，观察并记录电阻上电压随时间的变化规律uR(t)
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图5-4 实验电路2
R＝300Ω，C=0.1 u F，调整方波频率为lkHz，方波幅值为2．5V，观察电阻上电压UR(t)的波形，井川坐标纸记录下所观察到的波形。
(4) 将电路参数改为R=820Ω．C=0.1 u F．重复(3)的实验内容。 2．观察并记录RL电路的过渡过程
(1) 按图5-5接好电路，调节频率为1kHz．方波幅值为2.5V，占空比1：1；使R=300Ω， L=22mH，观察并记录电感上的电压波形uL(t)。
图5-5 实验电路3
(2) 改变参数，使R=820Ω，L=22mH，重复步骤(1)的实验内容。
(3) 按图5—6接线．使R=300Ω．L=22mH，观察并记录电阻R上的电压波形uR(t) (4) 改变参数值R=820Ω，L=22mH．重复步骤(3)的实验内容。
图5-6 实验电路4
四．实验设备
名称 数量 型号
函数信号发生器 1 TFG2006 DDS 示波器 1 CS一4125A
电阻 2 300Ω×1， 820Ω×1
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电容 1 0.1u F×1 电感 1 22mH 标准型导线 若干 标准型短接桥 若干
九孔实验方板 1块 200mm×300mm
五．分析与讨论
1．用坐标纸绘制所观察到的各种波形。 2．说明元件参数的变化对过渡过程的影响．
3．为什么实验中要使RC电路的时间常数较方波的周期小很多?如果方波周期较RC电路时间常数小很多，会出现什么情况?
6．二阶电路过渡过程实验
一．实验目的
1．观察R、L、C串联电路的过渡过程
2．了解二阶电路参数与过渡过程类型的关系
3．学习从波形中测量固有振荡周期和衰减系数的方法
二．实验原理
1．R、L、C串联电路如图6一1所示，它可以用线性二阶常系数微分方程描述其规律：
d2uCduLC2?RCC?uC?US （6-1)
dtdt
图6-1 RLC串联电路
其微分方程的解等于对应的齐次方程的通解uC和它的特解uC之和，即
''''''uC?uC?uC
'其中uC?US，uC''s1t?Ae?A2es2t 1即
s1tuC?Ae?A2es2t?US (6—2) 1 16