實驗 RC線路 (RC circuit).

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1 實驗 RC線路 (RC circuit)

2 RC電路的介紹 全名:相移電路（resistor–capacitor circuit，RC電 路） 利用電壓、電流驅使電阻、電容運作的電路
最簡單的RC電路:由一個電容器和一個電阻器所組成， 又稱一階RC電路 除了RC電路外，還有RL電路、 LC電路以及RLC電 路 RC電路亦可以做為濾波器，可作為濾掉雜訊之用途

3 實驗目的（object） 了解電容的充、放電過程中的電荷與電流變化情形， 並測定出RC線路中的鬆弛時間(relaxation time)[1] 了解RC線路中的電阻R與電容C對不同頻率的交流訊 號的響應情形，並認識他們的濾波功能。 學習示波器的量測與分析 [1]鬆弛時間(relaxation time): 電量降為原來Q0的1/e所需的時間稱為鬆弛時間 (relaxation time)或 時間常數(time constant)。

4 實驗原理（theory ）1-- RC 充放電電路
。 。 實驗原理（theory ）1-- RC 充放電電路 充電 放電

5 以方波輸入來進行測試 方波的前半週期(電壓為ε0)當作充電的情形 方波的後半週期(電壓為0)則為放電的情況
量測電荷隨時間的變化情形:測量電容兩端的電壓 量測電流隨時間的變化情形:測量電阻兩端的電壓 測定鬆弛時間 (relaxation time):量測半衰期τ½，再利用τ= τ½/ln2求出 τ 利用示波器讀出τ½:量測VC的最大值到VC最大值的一半所需的時間及 為τ½

6 如何從示波器讀出 利用示波器讀出τ½:量測VC的最大值到VC最大值的一半所需的時間及為τ½
量出正確的反應時間: 上升時間tr:電壓從10%上升到90%所需的時間 下降時間tf:電壓從90%下降到10%所需的時間 tr= tf =2.2τ 選取的方波頻率會影響量測到的time constant 的準確性

7 實驗原理（theory ）2--正弦波訊號當電源
。 實驗原理（theory ）2--正弦波訊號當電源 量測頻率響應: 固定輸入訊號的振幅，改變輸入訊號的頻率，即可得到振 幅隨著輸入頻率的變化情形 量測鬆弛時間(τ): 臨界頻率ωc:當電容兩端的電壓=輸入電壓的1/√2的時候所 量到的頻率，就稱為臨界頻率 先量測ωc，再由τ=1/ωc的關係示求出τ

8 實驗儀器（apparatus） 示波器oscilloscope（GWINSTEK GDS-2062）
測試電路板（含電阻resistor、電容capacitor） 信號產生器function generator（IWATSU SG- 4105） 電源線二條 BNC 1分2連接線兩條

9 注意事項（notes） 實驗中須隨時注意接線短路問題，並避免不當拉扯 BNC接線而導致損壞！(所有的地線(黑色接頭)應該 放在一起)
有些電容(例如，電解電容)是有極性的，串接線路時 需注意電容的極性

10 RC電路的應用—延遲電路 右圖的電路是由電容器與霓虹燈並聯所組成
當開關(S)閉合的時候，電容器開始充電，此時電流並不會通 過霓虹燈，當電容器的電壓充飽電後，電容開始放電給霓虹 燈，直到橫跨霓虹燈的電壓超出70伏特時，霓虹燈開始發亮， 當電容器電壓無法供應霓虹燈的壓降時，霓虹燈就會熄滅， 此時電容再次充電，充飽後再供應電壓給霓虹燈，如此循環。 調整 R2，我們可以採取短或長的時間延遲，使熄燈到亮燈的 時間有所不同 資料來源:

11 RC電路的應用—閃光燈裝置 下圖為閃光燈的簡易裝置 開關 R1 1 2 再將開關移到2的位置， I1 此時電容開始放電 C I2 VS R2
當開關在位置1的時候 開關 R1 1 I1 2 再將開關移到2的位置， 此時電容開始放電 I2 C 產生電流I1，此時電容 開始充電，直到電容電 壓=VS 時，這條線路就 成了斷路 VS R2 供給R2(閃光燈)電壓，產生電流I2， 使閃光燈發亮 資料來源: