【正文】 即測(cè)量充電時(shí)間常數(shù)τ 1；再測(cè)量 cu 從 Us 下降到 %Us 所需的時(shí)間，亦即測(cè)量放電時(shí) 間常數(shù)τ 2；將τ 1，τ 2記入下面空格處。 （ 2） 將圖 67 電路中的電阻 R 換為 10 kΩ，重復(fù)上述過(guò)程，測(cè)量結(jié)束記錄表 63 中。 1 R R S 10kΩ + 2 + + + Us C Uc(t) V Us C Uc(t) ? ? ? ? 470μ F mA 圖 66 RC 充電電路 圖 67 RC 充放電電路 （測(cè) uc 變化規(guī)律）實(shí)驗(yàn)線路 （測(cè) i 變化規(guī)律）實(shí)驗(yàn)線路 表 61 R=1kΩ C=470μ F Us=10V t(s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 cu (V)充電 cu (V)放電 表 62 R=10kΩ C=470μ F Us=10V t(s) 0 5 10 15 20 25 30 40 60 80 90 120 150 165 cu (V)充電 cu (V)放電 uc(V) uc(V) 0 t(s) 0 t(s) （ R=1kΩ） （ R=10 kΩ） 2． 測(cè)定 RC 電路充電過(guò)程中電流的變化規(guī)律 （ 1） 實(shí)驗(yàn)線路如圖 67，電阻 R 取 1 kΩ，電容 C 取 470μ F ，直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓取 10V，萬(wàn)用表置電流 mA 檔，將萬(wàn)用表串聯(lián)于實(shí)驗(yàn)線路中。 （ 2） 將圖 66 電路中的電阻 R 換為 10 kΩ，重復(fù)上述測(cè)量，測(cè)量結(jié)果記入表 62 中。 三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 名稱 數(shù)量 型號(hào) 1．直流穩(wěn)壓電源 1 臺(tái) 0～ 30V 2．萬(wàn)用表 1 臺(tái) 3．信號(hào)發(fā)生器 1 臺(tái) 4．示波器 1 臺(tái) 5．電阻 3 只 51Ω *1 1kΩ *1 10kΩ *1 6．電容 3 只 22nF*1 10μ F*1 470μ F*1 7．單刀單向開(kāi)關(guān) 1 只 8. 秒表 1 只 8．短接橋和連接導(dǎo)線 若干 9．實(shí)驗(yàn)用 9孔插件方板 1 塊 297mm 300mm 四、 實(shí)驗(yàn) 步驟 1． 測(cè)定 RC 電路充電和放電過(guò)程中電容電壓的變化規(guī)律 （ 1） 實(shí)驗(yàn)線路如圖 66 所示，電阻 R 取 10kΩ，電容 C 取 470μ F，直流穩(wěn)壓電源 Us 輸出電壓取 10V，萬(wàn)用表置直流電壓 10V檔，將萬(wàn)用表并接在電容 C 的兩端，首先用導(dǎo)線將電容C 短接放電，以保證電容的初始電壓為零，然后，將開(kāi)關(guān) S 打向位置“ 1”，電容器開(kāi)始充電，同時(shí)立即用秒表計(jì)時(shí)，讀取不同時(shí)刻的電容電壓 cu ，直至?xí)r間 t = 5τ時(shí)結(jié)束，將 t 和 cu (t)記入表 61 中。 5． 微分電路和積分電路 圖 64 的 RC 充放電電路中 ，當(dāng)電源方波電壓的 周期 T τ時(shí)，電容器充放電速很快，若 cu Ru ， cu ≈u ，在電阻兩端的電壓 Ru = iR? ≈ dtduRC c ≈ dtduRC ， 這就是說(shuō)電阻兩端的輸出電壓 Ru 與輸入電壓 u 的微分近 似成正比，此電路即稱為微分電路， Ru 波形如圖 65(d) 所示。如圖 62，圖 63 所示。 3． RC 電路的時(shí)間常數(shù) RC 電路的時(shí)間常數(shù)用τ表示，τ =RC， τ的大小決定了電路充放電時(shí)間的快慢。 2 R i(mA) uc(V) S + 1 + Us Us C Uc(t) Us/R uc～ t ? ? Us i～ t 0 τ t(s) 圖 61 一階 RC 電路 圖 62 RC 充電時(shí)電壓和電流的變化曲線 2． RC 電路的放電過(guò)程 在圖 61 電路中，若電容 C 已充有電壓 Us，將開(kāi)關(guān) S 向“ 1”閉合，電容器立即對(duì)電阻R 進(jìn) 行放電，放電開(kāi)始時(shí)的電流為 RUS ，放電電流的實(shí)際方向與充電時(shí)相反，放電時(shí)的電流 i與電容電壓 uc 隨時(shí)間均按指數(shù)規(guī)律衰減為零，電流和電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ? ? RCteUtu sc ?? 式（ 62） RCts ei RU ???? 式中， Us 為電容器的初始電壓。 上述的暫態(tài)過(guò)程為電容充電過(guò)程，充電曲線如圖 62 所示。 cu 和 i 的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ? ? ? ?RCteUtu sc ??? 1 式（ 61） RCts ei RU ??? 式 61 為其電路方程，是一階微分方程。 3. 簡(jiǎn)要敘述實(shí)驗(yàn)中所發(fā)生的故障及排除方法。 五．分析與討論 1. 列表整理所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出所觀測(cè)到的各部分波形。 斷開(kāi) RL（ RL=∞開(kāi)路），用萬(wàn)用表測(cè)量 RL兩端的電壓，記為 U’。 3） 測(cè)量穩(wěn)壓塊的基準(zhǔn)電壓（即 100Ω電阻兩端的電壓） 4） 觀察紋波電壓 調(diào)節(jié) RW使 UO=5V，用示波器觀察穩(wěn)壓電路輸入電壓 Ui的波形，并記錄紋波電壓的大小，再觀察輸出電壓 UO的紋波，將兩者進(jìn)行比較。 1）接線 按圖 52 連接電路，電路接好后在 A 點(diǎn)處斷開(kāi)，測(cè)量并記錄的 U1波形（即 UA的波形），然后接通 A點(diǎn)后面的電路，觀察 UO的波形，如有振蕩應(yīng)消除，調(diào)節(jié) RW，輸出電壓若有變化，則電路的工作基本正常。 線性集成穩(wěn)壓電路組成的穩(wěn)壓電源如圖 52 所示，圖中各電容的作用分別為： C1：濾波電容，電容量和負(fù)載電流 IO之間經(jīng)驗(yàn)公式為 C1=（ 1500～ 2020）μ F IO（ A） C2：抑制穩(wěn)壓器自激振蕩 C3：抑制高頻噪聲。 直流穩(wěn)壓電源一般由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路三部分組成，如圖 51。 3. 熟悉和掌握線性集成穩(wěn)壓電路 的工作原理 4. 學(xué)習(xí)線性集成穩(wěn)壓電路技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量方法 二．實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明 直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備中最基本、最常用的儀器之一。 2． 分析表 42 測(cè)試記錄與響應(yīng)的波形，可得到什么結(jié)論？ 3． 在圖 41(c)整流電路中，若觀察到輸出電壓波形為半波，電路中可能存在什么故 障？ 4． 在圖 42 整流、濾波電路中，若觀察到輸出電壓波形為全波，電路中可能存在什么 故障？ 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) — 05 穩(wěn)壓電路 一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握穩(wěn)壓電路工作原理及各元件在電路中的作用。 （ 2） 保持濾波電容不變，改變負(fù)載電阻，觀察輸出電壓數(shù)值和波形變化情況，記錄于表 42與圖 43(e)、 (f)中。 變壓器輸出電壓 V2（ V） 整流級(jí)輸出電壓（ V） 估算值 測(cè)量值 表 41 2． 整流濾波電路 按圖 42 所示，連接整流、濾波電路，檢查無(wú)誤后進(jìn)行通電測(cè)試，測(cè)濾波級(jí)輸出電壓，記錄于表 42，觀察到的波形繪于圖 43(c)中。 當(dāng) C≥（ 3~5） T/2RL時(shí)，其中 T 為電源周期， RL=R+Rw 輸出電壓為 V0=(~)V2 圖 42 二十． 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 名稱 數(shù)量 型號(hào) 1． AC 電源 1 臺(tái) 2． 示波器 1 臺(tái) 3． 萬(wàn)用表 1 只 4． 二極管 4 只 1N4007*4 5． 電阻 1 只 1K?*1 6． 電位器 1 只 10K?*1 7． 電容 2 只 10μ F*1， 470μ F*1 8． 短接橋和連接導(dǎo)線 若干 P81 和 50148 9． 實(shí)驗(yàn)用 9 孔插件方板 1 塊 297mm 300mm 二十一． 實(shí)驗(yàn)步驟 1． 橋式整流電路 按圖 41(c)接線，檢查無(wú)誤后進(jìn)行通電測(cè)試。 半波整流的輸出電壓為 V0= 全波整流的輸出電壓為 V0= 橋式整流的輸出電壓流為 V0= 其中為 V0平均值， V2為有效值 圖 41(a) 圖 41(b) 圖 41(c) 2． 濾波電路 在小功率的電子設(shè)備中，常用的是電容濾波電路。 十七． 分析和討論 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 描繪的波形和旋鈕檔位，計(jì)算信號(hào)的 Upp、 Um、 U、 T 及 f,并將 f 值與信號(hào)源的頻率值對(duì)照，將算得的 U值與交流毫伏表測(cè)得的值對(duì)照，兩者是否一致？若相差甚大，試說(shuō)明原因。 從信號(hào)發(fā)生器引出的輸出電壓和“接地”不可短路，以 免損壞信號(hào)發(fā)生器；輸出電壓應(yīng)從 0→規(guī)定值→ 0；儀器電源不要時(shí)斷時(shí)通。 X 軸 Y 軸 計(jì)算 T、 Tp、 Up 掃描時(shí)間 (ms/div) 周期格數(shù) (div) 靈敏度 (V/div) 幅值格數(shù) (div) 1000Hz正弦信號(hào) 3． 觀察半波整流信號(hào)波形 按圖 31 接線，將整流濾波電路接上低壓交流電源，用示波器觀察并繪出波形。進(jìn)行計(jì)算后，看頻率和幅度是否正常，若不正常，請(qǐng)老師校準(zhǔn)。 十四． 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 名稱 數(shù)量 型號(hào) 1． 雙蹤示波器 1 臺(tái) 2． 低頻信號(hào)發(fā)生器 1 臺(tái) 3．