rc串聯(lián)電路的暫態(tài)過程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

rc串聯(lián)電路的暫態(tài)過程實(shí)驗(yàn)報(bào)告摘要：本實(shí)驗(yàn)通過搭建RC串聯(lián)電路，測(cè)量電容器的電荷、電壓隨時(shí)間的變化情況，研究RC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：電容器的電荷和電壓隨時(shí)間呈指數(shù)型衰減，時(shí)間常數(shù)τ對(duì)電容器的衰減速率影響較大。實(shí)驗(yàn)原理：在理論上，當(dāng)電容器上的電荷量為Q，電容為C，電容器兩端的電壓為V時(shí)，有以下的關(guān)系式：①Q(mào)=CV根據(jù)電容器電場(chǎng)的定義，電場(chǎng)強(qiáng)度E與電場(chǎng)中位置上的電勢(shì)差Δφ之比等于電容C：②C=E/Δφ結(jié)合質(zhì)量守恒的原理，可以推導(dǎo)得出RC串聯(lián)電路中電荷隨時(shí)間的變化規(guī)律：③I=Q/RC則電容器上的電荷量Q隨時(shí)間的變化規(guī)律為：④Q=Q?e^(-t/RC)其中，Q?為電容器起始電荷量，t為時(shí)間，R為電阻，C為電容。根據(jù)電荷與電壓的關(guān)系，可以進(jìn)一步推導(dǎo)出RC串聯(lián)電路中電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律：⑤V=V?e^(-t/RC)其中，V?為電容器兩端起始電壓。實(shí)驗(yàn)裝置及操作：實(shí)驗(yàn)所需裝置和器材：RC串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)箱、電源、萬(wàn)用表、電容器等。實(shí)驗(yàn)步驟：1、搭建RC串聯(lián)電路。2、接通電源。3、用萬(wàn)用表測(cè)量電路中電容器的電壓和電荷量。4、記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。5、根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制電容器電荷、電壓隨時(shí)間變化的曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論：首先根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算RC電路中的時(shí)間常數(shù)，應(yīng)為τ=RC=1000×100×10^(-6)=0.1s。隨后，記錄電容器電荷量、電壓隨時(shí)間的變化情況，并繪制相應(yīng)的曲線圖。結(jié)果表明，電容器的電荷量、電壓均呈指數(shù)型衰減。并且在數(shù)值上可以看到，電容器電荷量隨時(shí)間的變化速率比電容器電壓隨時(shí)間的變化速率慢很多。結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)通過RC串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)，成功地研究了RC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電荷量和電壓隨時(shí)間呈指數(shù)型