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1、會計學(xué)1電路電路 電路的過渡過程電路的過渡過程電容器_q+q在外電源作用下，兩極板上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，板上電荷仍可長久地集聚下去，是一種儲存電能的部件。1、電容元件的定義儲存電能的元件。其特性可用uq 平面上的一條曲線來描述qu庫伏特性2.1 電容元件與電感元件下一頁前一頁第 1-2 頁退出第1頁/共45頁任何時刻，電容元件極板上的電荷q與電壓 u 成正比。q u 特性是過原點的直線（2）電路符號2.線性定常電容元件Cu C 稱為電容器的電容,單位：F(法)(Farad，法拉),常用F，p F等表示。quO（3)單位2.1 電容元件與電感元件（1）特點下一頁前一頁第 1-3 頁退

2、出第2頁/共45頁2.1 電容元件與電感元件(4)電壓、電流關(guān)系Cui表明：i 的大小取決于 u 的變化率,與 u 的大小無關(guān)，電容是動態(tài)元件；當(dāng) u 為常數(shù)(直流)時，i=0。電容相當(dāng)于開路，電容 有隔斷直流作用；實際電路中通過電容的電流 i為有限值，則電容電壓u 必定是時間的連續(xù)函數(shù).電容兩端的電壓不能突變。當(dāng)u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向時有：下一頁前一頁第 1-4 頁退出第3頁/共45頁2.1 電容元件與電感元件當(dāng) u，i為非關(guān)聯(lián)方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號;注電容元件VCR的積分式t0：研究問題的起始時刻，常定為0。u(t0)稱為電容電壓的初始值，也稱為初始狀態(tài)，它反映電容初始時

3、刻的儲能狀況，表明uc與i過去的情況有關(guān)，即電容具有記憶性。(有記憶元件)下一頁前一頁第 1-5 頁退出第4頁/共45頁i(t)+-u(t)電感器把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實際電感器，當(dāng)電流通過線圈時，將產(chǎn)生磁通，是一種儲存磁能的部件（t)N(t)1、電感元件的定義儲存磁能的元件。其特性可用i 平面上的一條曲線來描述i韋安特性2.1 電容元件與電感元件下一頁前一頁第 1-6 頁退出第5頁/共45頁任何時刻，通過電感元件的電流i與其磁鏈 成正比。i 特性是過原點的直線（1）電路符號2.線性定常電感元件L 稱為電感器的自感系數(shù),L的單位：H(亨)(Henrf，亨利)，常用H，m H表示。iO+-

4、u(t)iL（2）單位2.1 電容元件與電感元件下一頁前一頁第 1-7 頁退出第6頁/共45頁（3）說明 L又稱自感系數(shù)，電感L既表示電感元件也表示電感量?？招木€圈可近似看成線性電感，鐵芯線圈屬于非線性電感。電感只能承受一定的電流(額定電流)否則發(fā)熱、損壞。實際電感可用電阻與電感元件的串聯(lián)作為模型。2.1 電容元件與電感元件下一頁前一頁第 1-8 頁退出第7頁/共45頁（4）線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件VCR的微分關(guān)系表明：(1)電感電壓u 的大小取決于i 的變化率,與i 的大小無關(guān)，電感是動態(tài)元件；(2)當(dāng)i為常數(shù)(直流)時，u=0。電感相當(dāng)于短路；(3)實際電路中

5、電感的電壓 u為有限值，則電感電流i 不能躍變，必定是時間的連續(xù)函數(shù).電感線圈的電流不能突變+-u(t)iL根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律2.1 電容元件與電感元件下一頁前一頁第 1-9 頁退出第8頁/共45頁 當(dāng) u，i為非關(guān)聯(lián)方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號;上式中i(t0)稱為電感電流的初始值，它反映電感初始時刻的儲能狀況，表明i(t0)與過去的u有關(guān)，電感元件有記憶電流的作用，故稱電感為記憶元件。電感元件VCR的積分關(guān)系表明注2.1 電容元件與電感元件下一頁前一頁第 1-10 頁退出第9頁/共45頁2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-11 頁退出第10頁/共45

6、頁2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件1、換路由于開關(guān)動作使電路的結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生變化。K+uCUsRCi(t=0)K+uLUsRLi(t=0)下一頁前一頁第 1-12 頁退出第11頁/共45頁2、穩(wěn)態(tài) 電路的狀態(tài)(u、i)不隨時間變化(直流)或按正弦規(guī)律變化(交流)。2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件3、動態(tài)電路含有動態(tài)元件（儲能元件）的電路下一頁前一頁第 1-13 頁退出第12頁/共45頁4、過渡過程 動態(tài)電路換路時，電路由原穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個新穩(wěn)態(tài)需要經(jīng)歷一個過程；稱為過渡過程，也叫瞬態(tài)。原因：動態(tài)元件的狀態(tài)uC、iL 不能躍變，變化須經(jīng)一定時間。電阻電路無過渡過程(uR、iR 都可以躍變

7、)說明：2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-14 頁退出第13頁/共45頁K未動作前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)i=0,uC=0i=0,uC=UsK+uCUsRCi(t=0)K接通電源后很長時間，電容充電完畢，電路達到新的穩(wěn)定狀態(tài)+uCUsRCi(t)初始狀態(tài)過渡狀態(tài)新穩(wěn)態(tài)t1USuct0?i有一過渡期電容電路2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-15 頁退出第14頁/共45頁K未動作前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)i=0,uL=0uL=0,i=Us/RK接通電源后很長時間，電路達到新的穩(wěn)定狀態(tài)，電感視為短路初始狀態(tài)過渡狀態(tài)新穩(wěn)態(tài)t1US/Rit0?UL有一過渡期K+uLUsR

8、Li(t=0)+uLUsRLi(t)電感電路2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-16 頁退出第15頁/共45頁5、一階電路 只含一個動態(tài)元件的電路(由戴維南等效電路可化為RC或RL電路)，由一階常系數(shù)線性微分方程描述。2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-17 頁退出第16頁/共45頁認為換路在 t=0時刻進行0 換路前一瞬間 0 換路后一瞬間1.t=0與t=0的概念000tf(t)2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-18 頁退出第17頁/共45頁換路定理電路換路時(t=0)，換路前(t=0-)、后(t=0+)uC、iL保持不變。2.2

9、 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件即：uC(0+)=uC(0-)電容上的電壓不能躍變 iL(0+)=iL(0-)電感中的電流不能躍變 下一頁前一頁第 1-19 頁退出第18頁/共45頁3.電路初始值的確定(2)由換路定律uC(0+)=uC(0)=8V+-10ViiC+8V-10k0+等效電路(1)由0電路求uC(0)或iL(0)+-10V+uC-10k40kuC(0)=8V(3)由0+等效電路求iC(0+)iC(0-)=0iC(0+)例1求iC(0+)+-10ViiC+uC-k10k40k電容開路電容用電壓源替代2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-20 頁退出第19頁/共45頁

10、iL(0+)=iL(0)=2A例2t=0時閉合開關(guān)k,求 uL(0+)iL+uL-L10VK14+uL-10V140+電路2A先求由換路定律:電感用電流源替代10V14解電感短路2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-21 頁退出第20頁/共45頁求初始值的步驟:1.由換路前電路（一般為穩(wěn)定狀態(tài)）求uC(0)和iL(0)；2.由換路定律得 uC(0+)和 iL(0+)。3.畫0+等效電路。4.由0+電路求所需各變量的0+值。b.電容（電感）用電壓源（電流源）替代。a.換路后的電路2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-22 頁退出第21頁/共45頁iL(0+)=

11、iL(0)=ISuC(0+)=uC(0)=RISuL(0+)=-RIS求iC(0+),uL(0+)例3K(t=0)+uLiLC+uCLRISiC解0+電路uL+iCRISRIS+0電路RIS由0電路得：由0電路得：2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-23 頁退出第22頁/共45頁例4iL+uL-LK2+-48V32C求K閉合瞬間各支路電流和電感電壓解由0電路得：12A24V+-48V32+-iiC+-uL由0+電路得：iL2+-48V32+uC2.2 動態(tài)電路的過渡過程和初始條件下一頁前一頁第 1-24 頁退出第23頁/共45頁電路如圖所示，電路原已達穩(wěn)態(tài)，t=0時開關(guān)S由

12、1合向2，則 iC(0+)、uL(0+)為：第24頁/共45頁電路如圖所示，電路原已達穩(wěn)態(tài)，t=0時開關(guān)S閉合，則 ic(0+)、uL(0+)為多少？第25頁/共45頁零輸入響應(yīng) 換路后外加激勵為零，僅由動態(tài)元件初始儲能所產(chǎn)生的電壓和電流。下一頁前一頁第 1-27 頁退出第26頁/共45頁零狀態(tài)響應(yīng) 動態(tài)元件初始能量為零，由t 0電路中外加輸入激勵作用所產(chǎn)生的響應(yīng)。下一頁前一頁第 1-28 頁退出全響應(yīng) 電路的初始狀態(tài)不為零，同時又有外加激勵源作用時電路中產(chǎn)生的響應(yīng)。第27頁/共45頁用0等效電路求解用t的穩(wěn)態(tài)電路求解2.5 一階電路的全響應(yīng)計算f()時，對直流電路：C開路 L短路1、一階電路

13、的響應(yīng)為 第28頁/共45頁2、RC電路中的時間常數(shù)（1）的計算及單位時間常數(shù) 的大小反映了電路過渡過程時間的長短 大 過渡過程時間長 小 過渡過程時間短U0tuc0小大（2）對過渡過程的影響2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁前一頁第 1-30 頁退出工程上認為,經(jīng)過 35,過渡過程結(jié)束。第29頁/共45頁（3）的確定 按定義計算：=RC R為C以外的Req CR1R2R3 Req=R1(R2+R3)例：2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁前一頁第 1-31 頁退出用實驗的方法獲得 為電容電壓衰減到原來電壓36.8%所需的時間?？梢宰C明：第30頁/共45頁 大 過渡過程時間長 小 過渡過程時間短

14、時間常數(shù) 的大小反映了電路過渡過程時間的長短2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁前一頁第 1-32 頁退出3、RL電路中的時間常數(shù) 第31頁/共45頁1A2例113F+-uC已知：t=0時合開關(guān)，求換路后的uC(t)。解tuc2(V)0.66702.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-33 頁退出第32頁/共45頁例2t=0時,開關(guān)閉合，求t0后的iL、i1、i2解三要素為：iL+20V0.5H55+10Vi2i1應(yīng)用三要素公式2.5 一階電路的全響應(yīng)第33頁/共45頁例3已知：t=0時開關(guān)由12，求換路后的uC(t)。2A410.1F+uC+4i12i18V+12解三要素為：4+4i12i

15、1u+2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-35 頁退出第34頁/共45頁例4i10V1Hk1(t=0)k2(t=0.2s)32已知：電感無初始儲能 t=0 時合k1,t=0.2s時合k2 求兩次換路后的電感電流i(t)。0t0.2s解2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-36 頁退出第35頁/共45頁(00iL+uLR2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁前一頁第 1-38 頁退出第37頁/共45頁iL(0+)=iL(0)=1 AuV(0+)=10000V 造成V 損壞。例6t=0時,打開開關(guān)K，求uv。電壓表量程：50V解iLK(t=0)+uVL=4HR=10VRV10k10V下一

16、頁前一頁第 1-39 頁退出第38頁/共45頁例7t=0時,開關(guān)K打開，求t0后iL、uL的及電流源的端電壓。解iLK+uL2H102A105+ut02.4 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)下一頁前一頁第 1-40 頁退出第39頁/共45頁例8t=0時,開關(guān)K閉合，求t0后的iC、uC及電流源兩端的電壓。解+10V1A1+uC1+u12.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-41 頁退出1F第40頁/共45頁例9.脈沖序列分析1.RC電路在單個脈沖作用的響應(yīng)RCusuRuci10Ttus(1)0tTuc(t)uR(t)t02.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-43 頁退出第42頁/共45頁t0(a)T,uc為輸出t0輸出近似為輸入的積分RCusuRuciuCTT2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-44 頁退出第43頁/共45頁2.脈沖序列分析t0(a)TuRucRCusuRuci2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁前一頁第 1-45 頁退出第44頁/共45頁