电力工程学院实验报告格式讲解.docx

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电力工程学院实验报告格式讲解

南京工程学院

电力工程学院

2012/2013学年第二学期

实验报告

课程名称电路实验

（二）

实验名称RLC串联电路的

零输入相应和阶跃相应

班级名称继保111

学生姓名唐天笑

学号206110328

同组学生姓名王灿

实验时间2013.6.8

实验地点工程实践中心9号站229

实验报告成绩：

评阅教师签字：

年月日

电力工程学院二〇〇七年制

一、实验目的

1．研究RLC串联电路在不同的参数下，响应表现为非振荡或振荡的性质，加深对二阶电路的认识。

2.熟悉Multisim9仿真软件，连接实验电路图，实现模拟仿真。

3.通过仿真，分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。

二、原理简述

能用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路，它在电路结构上含有两个独立的动态电路元件。

在二阶电路中，给定的初始条件应有两个，它们由储能元件的初始值决定。

RLC串联电路的零输入响应，它可用下述线性二阶常微分方程描述：

与电路结构参数相关的特征根为：

即：

A1,A2由初始条件：

所决定。

实验原理如图所示：

由于电路的参数不同，响应一般有三种形式。

（1）当

，则

为两个不相等的实根，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。

（2）当

，则

为两个相等的负实根，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程。

（3）如果

，则

为两个不相等的共轭根，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。

三、实验接线图及仿真结果

1.临界阻尼响应，R=2kΩ时，开关从上拨到下时，是零输入相应，如图

（1）所示。

从下拨到上时，是阶跃响应，如图

（2）所示。

图1.临界阻尼的零输入响应

图2.临界阻尼的阶跃响应

因而产生的两种情况的仿真波形如图（3）与图（4）所示

图3.零输入响应临界阻尼波形

图4.阶跃响应临界阻尼波形

2.尼R=5kΩ时，零输入响应为过阻尼电路。

电路接线图如下图（5）所示。

图5.零输入响应过程阻尼电路

开关从上拨到下时，示波器上显示的零输入响应过阻尼波形，如图（6）所示。

开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应过阻尼波形，如图（7）所示。

图6.零输入响应过阻尼波形

图7.阶跃响应过阻尼波形

3.欠阻尼，R=10Ω时。

电路接线图下如图（8）所示。

图8.零输入响应欠阻尼电路

开关从上拨到下，示波器上显示零输入欠阻尼波形如图（9）所示。

开关从下拨到上时，示波器上显示的是阶跃响应欠阻尼波形如图（10）所示。

图9.零输入响应过阻尼波形

图10.阶跃响应欠阻尼波形

4.R=0Ω时，等幅振荡，电路接线图如图（11）所示。

图11.等幅电路

开关从上拨到下时，示波器上显示的零输入响应等幅波形如图（12）所示。

开关从下拨到上时，示波器显示的是阶跃响应等幅波形如图（13）所示。

图12.零输入响应等幅波形

图13.阶跃响应等幅波形

四、结论

本次上机实验利用Multisim软件对RLC串联电路的响应进行了仿真，得出了二阶系统的响应随阻尼比不同而变化的情况，揭示了阻尼比系数和响应曲线之间的关系。

只要适当调整R,L,C的参量数值，并对虚拟实验仪器进行合理设置，便可得到理想的RLC串联电路的阻尼振荡曲线，从而形象、准确地反应RLC电路中阻尼振荡的全过程，进而体现了二阶系统的动态性能。

电阻R很小的时候，L,C之间能量的交换占主导作用，电阻消耗的能量较小，在整个过程中，波形将呈现衰减振荡的状态，将周期性地改变方向，储能元件也将周期性地交换能量，所以当

时，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。

当电阻R很大时能量来不及交换就再在电阻中消耗掉了，电路只发生单纯的积累或释放能量的过程，所以当

时，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。

零输入响应中，电容在整个过程中一直释放储存的电能，电流始终不改变方向，当t=0时，i=0,当t→∞时，i=0，所以在放电过程中电流必然要经历从小到大再趋于零的变化，电流达到最大值的时候之前，电感吸收能量，建立磁场，之后电感释放能量，磁场逐渐衰减，趋向消失。

当

时，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程，在电磁振荡中，临界阻尼与欠阻尼和过阻尼相比，系统从运动趋于平衡所需的时间最短。

当R=0时，电路为等幅振荡，电路中电压或电流的振荡副度保持不变，振荡过程中不消耗能量。

五、心得体会

学习电路，不单单可以从电路书本去学习理论知识，通过电路实验验证一些定理，还可以通过电脑软件，通过软件的仿真模拟，来更加形象、直观的理解电路，对一些电路的构成、原理图、效果图有深刻的印象，加深对理论知识的理解。

此外，如果你对原先的电路理论知识没有直观的理解，对一些知识点还有些模糊，你不妨试试通过这款软件的仿真模拟功能，加深理解。

有兴趣的，还可以去验证验证一些比较难的题目，比较繁琐的题目，换一种角度，去发现电路的灵活、多变。

最重要的是，在今后的学习或工作生涯中，我们也有可能再次接触到Multisim9这款软件。

这次的学习，会为将来的使用打下基础。