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exp:common:stwt [2018/07/10 12:59]
shiyun
exp:common:stwt [2018/10/23 14:55] (当前版本)
shiyun
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**RC电路的稳态过程** **RC电路的稳态过程**
-  *用三种方法测量正弦波输出电压对输入电压的相移,并计算电路的时间常数。详见教材中的实验5-7+  *用三种方法测量正弦波输出电压对输入电压的相移。详见教材中的实验5-7
===== 实验装置 ===== ===== 实验装置 =====
 +  -电路图如下(注意共地):\\ {{:exp:common:rc电路接线.jpg?300|}}
  -实验装置包括示波器、函数信号发生器、电容箱、电阻箱、同轴电缆线等。   -实验装置包括示波器、函数信号发生器、电容箱、电阻箱、同轴电缆线等。
  -请同学们**自带u盘**用以存储数据。:-):-):-)   -请同学们**自带u盘**用以存储数据。:-):-):-)
 +    * 要求:8GB以下,FAT32格式。
  -同轴电缆的构造:   -同轴电缆的构造:
    * 铜芯对应红线,有信号     * 铜芯对应红线,有信号
行 37: 行 38:
    * 根据所选的测量挡位,记录待测量**正确**的有效数字。例如,选择500μs档,则最小精度20μs,如果示波器上显示待测量为100.0μs,则后两位均不是有效数字。\\ {{:exp:common:示波器读数.png?400|}}     * 根据所选的测量挡位,记录待测量**正确**的有效数字。例如,选择500μs档,则最小精度20μs,如果示波器上显示待测量为100.0μs,则后两位均不是有效数字。\\ {{:exp:common:示波器读数.png?400|}}
 +===**特别注意** ===
 +    * 放置在门边的那台,读数精度与其他不同,可旋转光标来确定最小分度。
行 47: 行 50:
预习自测题(预计5分钟)https://www.wenjuan.in/s/BriUzq/ 预习自测题(预计5分钟)https://www.wenjuan.in/s/BriUzq/
 +
=== 研究RC电路的瞬态过程 === === 研究RC电路的瞬态过程 ===
-  - 观察方波信号下RC电路的充放电过程(定性观察,记录现象)。 +  - 观察方波信号下RC电路的充放电过程(要求:每组选择3个特征波形,记录所用参数,并简要绘出波形。) 
-    - 固定//R//,//C////f//三个参数中的两个不变,改变第三个参数,观察电容//C//上的波形改变。 +    - 固定//R//,//C//不变,改变//f//,观察电容//C//上的波形改变。 
-    - 注意: +    - 固定//R//,//f//不变,改变//C//,观察电容//C//上的波形改变。 
-        * 先大范围进行调节,观察波形变化趋势,然后再做记录。 +    - 固定//C//,//f//不变,改变//R//,观察电容//C//上的波形改变。
-        * 设充放电的时间为<m>{T/2}</m>,电路的时间常数为<m>τ=(R+r)C</m>,要求记录以下三种情况的波形(参数记下来,波形手绘出特征即可):<m>{T/2>>τ}</m>(如50倍),<m>{T/2>τ}</m>(5倍以上), <m>{T/2}</m>与<m>τ</m>接近甚至小于<m>τ</m>+
  - 选择一组//R//、//C//值,进行以下测量(**测量过程中//R//、//C//值保持不变**)。   - 选择一组//R//、//C//值,进行以下测量(**测量过程中//R//、//C//值保持不变**)。
    - 保持电路中的//R//、//C//不变,选择合适的频率//f//,分别得到充放电充分和不充分的波形。利用数字示波器存储数据,进行指数拟合,得到电路的时间常数。     - 保持电路中的//R//、//C//不变,选择合适的频率//f//,分别得到充放电充分和不充分的波形。利用数字示波器存储数据,进行指数拟合,得到电路的时间常数。
行 59: 行 62:
    - 对充分充放电的情况,用示波器测量RC电路的半衰期<m>T_{1/2}</m>,计算RC电路的时间常数。     - 对充分充放电的情况,用示波器测量RC电路的半衰期<m>T_{1/2}</m>,计算RC电路的时间常数。
        * 示波器的测量精度和有效数字如何判断?         * 示波器的测量精度和有效数字如何判断?
-        * 测量时为什么要求“示波器上的待测区间至少大于1cm”?+        * 测量时要求“示波器上的待测区间至少大于1cm”(为什么?)。
    - 用半偏法测量信号发生器的内阻//r//,用<m>τ=(R+r)C</m>计算时间常数的标称值。     - 用半偏法测量信号发生器的内阻//r//,用<m>τ=(R+r)C</m>计算时间常数的标称值。
        * 半偏法电路需要重新连接。请提前画出电路图。         * 半偏法电路需要重新连接。请提前画出电路图。
行 69: 行 72:
  - 信号源频率为正弦,观察RC串联电路中//Uc//随输入**正弦**信号频率//f//的变化情况。   - 信号源频率为正弦,观察RC串联电路中//Uc//随输入**正弦**信号频率//f//的变化情况。
-        * 同时输入//Uc//和//Ui//的信号,定性的记录//Uc//的大小,以及//Uc//和//Ui//相位差的变化。(不需要具体数值)+        * 同时输入//Uc//和//Ui//的信号,定性的记录//Uc//的大小,以及//Uc//和//Ui//相位差的变化。(一句话描述即可,不需要具体数值)
  - 选择和瞬态电路相同的//R//、//C//值,进行测量(**测量过程中//R//、//C//值保持不变**)。   - 选择和瞬态电路相同的//R//、//C//值,进行测量(**测量过程中//R//、//C//值保持不变**)。
-    - 测量<m>U_{C}=1/2 U_{i}</m>时的信号频率//f//,并计算电路的时间常数。 +    - 测量<m>U_{C}=1/2 U_{i}</m>时的信号频率//f//(对应相位差//φ//是多少?),并计算电路的时间常数//RC//。
-        * 此时相位差//φ//为多少?+
        * 信号发生器的显示数字很多,继续调节信号频率//f//直到示波器上电压改变,由此确定//f//的有效数字位数。         * 信号发生器的显示数字很多,继续调节信号频率//f//直到示波器上电压改变,由此确定//f//的有效数字位数。
-    - 用双踪法显示<m>U_{i}</m>和<m>U_{c}</m>的波形,测量相位差//φ//,并计算电路的时间常数。+    - 用双踪法显示<m>U_{i}</m>和<m>U_{c}</m>的波形,测量相位差//φ//,并计算电路的时间常数//RC//。
        * 频率//f//不一定选1000 Hz,应以<m>\Delta l</m>较合适测量为宜。         * 频率//f//不一定选1000 Hz,应以<m>\Delta l</m>较合适测量为宜。
        * 选择合适的时间挡位测量<m>\Delta l</m>的值,不需要和测量<m>l</m>使用相同挡位。         * 选择合适的时间挡位测量<m>\Delta l</m>的值,不需要和测量<m>l</m>使用相同挡位。
        * 如何判断你的测量精度和有效数字?         * 如何判断你的测量精度和有效数字?
- +    - DELETEME用李萨如图测量相位差(**本学期暂不要求**)  
-== 用李萨如图测量相位差(暂不要求) == +      - 用李萨如图线测量电路中//Uc//与//Ui//的相位差//φ//,计算电路的时间常数//RC//。
-      - 用李萨如图线测量电路中//Uc//与//Ui//的相位差//φ//,计算电路的时间常数。+
        * 要求测五组数据,并进行线性拟合。         * 要求测五组数据,并进行线性拟合。
        * 为什么要求//B/////A//在0.4~0.6的范围内?如何调节?         * 为什么要求//B/////A//在0.4~0.6的范围内?如何调节?
        * 时间常数的理论值为多少?         * 时间常数的理论值为多少?
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===== 数据处理的要求 ===== ===== 数据处理的要求 =====
=== 研究RC电路的瞬态过程 === === 研究RC电路的瞬态过程 ===
-  - 现象分析(一句话回答):<m>{T/2}</m>和<m>τ</m>的大小关系与方波、指数上升下降明显的波形以及三角波有什么联系?为什么会有这三种波形的差别?对于一个//R、C//不变的电路,波形随频率改变的现象有什么用? +  - 现象分析(一句话回答):<m>{T/2}</m>和<m>τ</m>的大小关系与方波、指数上升下降明显的波形以及三角波有什么联系?为什么会有这三种波形的差别? 
-  - 标称值:计算时间常数,估计不确定度。 +  - 标称值:计算时间常数,估计不确定度量级。 
-  - 时间常数及不确定度计算。以标称值为标准,计算相对误差。其中指数拟合法,要求作2张图:充分和不充分情况各拟合一组,放电部分或充电部分任选。+  - 时间常数计算,估计不确定度量级。以标称值为标准,计算相对误差。其中指数拟合法,要求作2张图:充分和不充分情况各拟合一组,放电部分或充电部分任选。
=== 研究RC电路的稳态过程 === === 研究RC电路的稳态过程 ===
  - 现象分析(一句话回答)://U_c//为什么改变?   - 现象分析(一句话回答)://U_c//为什么改变?
-  - 标称值:时间常数应该如何计算?是<m>RC</m>还是<m>(R+r)C</m> +  - 标称值:稳态时为什么用<m>RC</m>而不是<m>(R+r)C</m>来计算时间常数? 
-  - 时间常数及不确定度计算。以标称值为标准,计算相对误差。+  - 时间常数计算,估计不确定度量级。以标称值为标准,计算相对误差。
===== 附1:固纬示波器的数据处理 ===== ===== 附1:固纬示波器的数据处理 =====
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{{:exp:common:存储.jpg?500|}} {{:exp:common:存储.jpg?500|}}
{{:exp:common:img_7021.jpg?300|}} {{:exp:common:img_7021.jpg?300|}}
 +===**特别注意** ===
 +    * 放置在门边的那台,直接按屏幕右侧的小圆键“hardcopy”。
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    2. 进行光标测量     2. 进行光标测量
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exp/common/stwt.1531198793.txt.gz · 最后更改: 2018/07/10 12:59 由 shiyun
 
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