《電路課件第2章 電路的過(guò)渡過(guò)程》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電路課件第2章 電路的過(guò)渡過(guò)程（46頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-1 頁(yè)退出本章點(diǎn)擊目錄 ，進(jìn)入相關(guān)章節(jié) 2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)一階電路的全響應(yīng)2.1 電容元件與電感元件2.4 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)2.1 電容與電感元件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-2 頁(yè)退出電容器_q+q在外電源作用下，兩極板上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，板上電荷仍可長(zhǎng)久地集聚下去，是一種儲(chǔ)存電能的部件。1、電容元件的定義儲(chǔ)存電能的元件。其特性可用uq 平面上的一條曲線來(lái)描述0),(qufqu庫(kù)伏特性2.1 電容元件與電感元件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-3 頁(yè)退出任何時(shí)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(guò)原點(diǎn)的直線（

2、2）電路符號(hào)2.線性定常電容元件CuuqCorCuq 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(diǎn)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-4 頁(yè)退出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(wú)關(guān)，電容是動(dòng)態(tài)元件；當(dāng) u 為常數(shù)(直流)時(shí)，i=0。電容相當(dāng)于開(kāi)路，電容 有隔斷直流作用；實(shí)際電路中通過(guò)電容的電流 i為有限值，則電容電壓u 必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù).電容兩端的電壓不能突變。tuCtqidddd 當(dāng)u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)有：下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-5 頁(yè)退出tuC

3、tqidddd 2.1 電容元件與電感元件當(dāng) u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);注電容元件VCR的積分式 )(ddd )(ttttttiCuidCiCiCtut00001111t0：研究問(wèn)題的起始時(shí)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(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，表明uc與i過(guò)去的情況有關(guān)，即電容具有記憶性。(有記憶元件)(ddd )(ttttttiCuidCiCiCtut00001111下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-6 頁(yè)退出i(t)+-u(t)電感器把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感器，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種儲(chǔ)存磁能的部件（t)N(t)

4、1、電感元件的定義儲(chǔ)存磁能的元件。其特性可用i 平面上的一條曲線來(lái)描述0),(if i韋安特性2.1 電容元件與電感元件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-7 頁(yè)退出任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流i與其磁鏈 成正比。i 特性是過(guò)原點(diǎn)的直線（1）電路符號(hào)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+-u(t)iL（2）單位2.1 電容元件與電感元件iLortLit )()(下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-8 頁(yè)退出（3）說(shuō)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)

5、否則發(fā)熱、損壞。實(shí)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(yè)前一頁(yè)第 1-9 頁(yè)退出（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(wú)關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；(2)當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u=0。電感相當(dāng)于短路；實(shí)際電路中電感的電壓 u為有限值，則電感電流i 不能躍變，必定是時(shí)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tdtdiLtddtu)()(2.1 電容元件與電感元件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-10 頁(yè)退出 當(dāng) u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分

6、表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);上式中i(t0)稱為電感電流的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，表明i(t0)與過(guò)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 )(dddd )(ttttttuLiuLuLuLtit00001111 )(dddd )(ttttttuLiuLuLuLtit00001111tdtdiLtddtu)()(2.1 電容元件與電感元件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-11 頁(yè)退出2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-12 頁(yè)退出2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件1、換路由于開(kāi)關(guān)動(dòng)作使電路的結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生變化。K+uCUsRCi(t

7、=0)K+uLUsRLi(t=0)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-13 頁(yè)退出2、穩(wěn)態(tài) 電路的狀態(tài)(u、i)不隨時(shí)間變化(直流)或按正弦規(guī)律變化(交流)。2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件3、動(dòng)態(tài)電路含有動(dòng)態(tài)元件（儲(chǔ)能元件）的電路下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-14 頁(yè)退出4、過(guò)渡過(guò)程 動(dòng)態(tài)電路換路時(shí)，電路由原穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)新穩(wěn)態(tài)需要經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程；稱為過(guò)渡過(guò)程，也叫瞬態(tài)。原因：動(dòng)態(tài)元件的狀態(tài)uC、iL 不能躍變，變化須經(jīng)一定時(shí)間。電阻電路無(wú)過(guò)渡過(guò)程(uR、iR 都可以躍變)說(shuō)明：2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-15 頁(yè)退出K未動(dòng)作前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)i=0 ,uC=0i=0 ,uC=UsK

8、+uCUsRCi(t=0)K接通電源后很長(zhǎng)時(shí)間，電容充電完畢，電路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)+uCUsRCi(t)初始狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)新穩(wěn)態(tài)t1USuct0?iRUS有一過(guò)渡期電容電路2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-16 頁(yè)退出K未動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間，電路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，電感視為短路初始狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)新穩(wěn)態(tài)t1US/Rit0?ULSU有一過(guò)渡期K+uLUsRLi(t=0)+uLUsRLi(t)電感電路2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-17 頁(yè)退出5、一階電路 只含一個(gè)動(dòng)態(tài)元件的電路(由戴維南等效電

9、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(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-18 頁(yè)退出認(rèn)為換路在 t=0時(shí)刻進(jìn)行0 換路前一瞬間 0 換路后一瞬間1.t=0與t=0的概念)(lim)0(00tfftt )(lim)0(00tfftt 000tf(t)0()0(ff)0()0(ff2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-19 頁(yè)退出換路定理電路換路時(shí)(t=0)，換路前(t=0-)、后(t=0+)uC、iL保持不變。2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)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

10、躍變 下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-20 頁(yè)退出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mA2.010810)0(Ci(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-)=0 iC(0+)例1求 iC(0+)+-10ViiC+uC-k10k40k電容開(kāi)路電容用電壓源替代2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-21 頁(yè)退出0)0(0)0(LLuuiL(0+)=iL(0)=2AVuL842)0(例 2t=0時(shí)閉合開(kāi)關(guān)k,求 uL(0+)iL+

11、uL-L10VK14+uL-10V140+電路2A先求AiL24110)0(由換路定律:電感用電流源替代)0(Li10V14解電感短路2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-22 頁(yè)退出求初始值的步驟: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(huà)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(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-23 頁(yè)退出iL(0+)=iL(0)=ISuC(0+)=uC(0)=RISuL(0+)=-RIS求 iC(

12、0+),uL(0+)0)0(RRIIiSsC例3K(t=0)+uLiLC+uCLRISiC解0+電路uL+iCRISR IS+0電路RIS由0電路得：由0電路得：2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-24 頁(yè)退出VuuCC24122)0()0(AiiLL124/48)0()0(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：AiC83/)2448()0(Ai20812)0(VuL2412248)0(iL2+-48V32+uC2.2 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程和初始條件下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-25

13、 頁(yè)退出電路如圖所示，電路原已達(dá)穩(wěn)態(tài)，t=0時(shí)開(kāi)關(guān)S由1合向2，則 iC(0+)、uL(0+)為：電路如圖所示，電路原已達(dá)穩(wěn)態(tài)，t=0時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合，則 ic(0+)、uL(0+)為多少？零輸入響應(yīng) 換路后外加激勵(lì)為零，僅由動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的電壓和電流。下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-28 頁(yè)退出零狀態(tài)響應(yīng) 動(dòng)態(tài)元件初始能量為零，由t 0電路中外加輸入激勵(lì)作用所產(chǎn)生的響應(yīng)。下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-29 頁(yè)退出全響應(yīng) 電路的初始狀態(tài)不為零，同時(shí)又有外加激勵(lì)源作用時(shí)電路中產(chǎn)生的響應(yīng)。teffftf)()0()()(時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)初始值初始值穩(wěn)態(tài)解穩(wěn)態(tài)解三要素三要素 )0()(ff用0等效電路求解用t的穩(wěn)態(tài)電

14、路求解2.5 一階電路的全響應(yīng)計(jì)算f()時(shí)，對(duì)直流電路：C開(kāi)路 L短路1、一階電路的響應(yīng)為 2、RC電路中的時(shí)間常數(shù)（1）的計(jì)算及單位 秒伏安秒歐伏庫(kù)歐法歐 RC時(shí)間常數(shù) 的大小反映了電路過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的長(zhǎng)短 大 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng) 小 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短U0tuc0 小 大（2）對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-31 頁(yè)退出工程上認(rèn)為,經(jīng)過(guò) 35,過(guò)渡過(guò)程結(jié)束。（3）的確定 按定義計(jì)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(yè)前一頁(yè)第 1-32 頁(yè)退出用實(shí)驗(yàn)的方法獲得 為電容電壓衰減到原來(lái)電壓36.8%所

15、需的時(shí)間。可以證明：秒秒歐歐安安秒秒伏伏歐歐安安韋韋歐歐亨亨 RL 大 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng) 小 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短時(shí)間常數(shù) 的大小反映了電路過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的長(zhǎng)短2.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-33 頁(yè)退出3、RL電路中的時(shí)間常數(shù) V2)0()0(CCuuV667.01)1/2()(Cus2332 CR等等 0 33.1667.0)667.02(667.05.05.0 teeuttC1A2例113F+-uC已知：t=0時(shí)合開(kāi)關(guān)，求換路后的uC(t)。解tuc2(V)0.6670 tcccceuuutu)()0()()(2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-34 頁(yè)退出例2t=0時(shí),開(kāi)

16、關(guān)閉合，求t0后的iL、i1、i2解三要素為：sRL5/1)5/5/(5.0/AiiLL25/10)0()0(iL+20V0.5H55+10Vi2i1AiL65/205/10)(tLcLLLeiiiti )()0()()(應(yīng)用三要素公式0 46)62(6)(55 teetittLVeedtdiLtuttLL5510)5()4(5.0)(AeutitL51225/)10()(AeutitL52245/)20()(2.5 一階電路的全響應(yīng)例3已知：t=0時(shí)開(kāi)關(guān)由12，求換路后的uC(t)。2A410.1F+uC+4i12i18V+12解三要素為：10/1011iuRiueqViiiuC12624)

17、(111 4+4i12i1u+VuuCC8)0()0(sCReq11.010 tcccceuuutu)()0()()(Veetuttc 201212812)(2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-36 頁(yè)退出例4i10V1Hk1(t=0)k2(t=0.2s)32已知：電感無(wú)初始儲(chǔ)能 t=0 時(shí)合k1,t 時(shí)合k2 求兩次換路后的電感電流i(t)。A22)(5teti tA25/10)(s2.05/1/0)0()0(1 iRLii AiRLAi52/10)(5.02/1/26.1)2.0(2 26.122)2.0(2.05 eiA74.35)()2.0(2 teti解2.5 一階電路的全響

18、應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-37 頁(yè)退出tei522 (0 0iL+uLR 66/)42(3RVeiutL 4242424122.3 一階電路的零輸入響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-39 頁(yè)退出iL(0+)=iL(0)=1 AuV(0+)=10000V 造成V損壞。例6t=0時(shí),打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，求uv。0 /teitL 電壓表量程：50VsVRRL4104100004 0100002500 teiRutLVV解iLK(t=0)+uVL=4HR=10VRV10k10V kRV10下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-40 頁(yè)退出例7t=0時(shí),開(kāi)關(guān)K打開(kāi)，求t0后iL、uL的及電流源的端電壓。解iLK+uL2H102A105+ut0

19、 201010eqRsRLeq1.020/2/AetitL)1()(10 VeeUt uttSL101020)(ARUieqSL1/)(VeuiIutLLS101020105 2.4 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-41 頁(yè)退出VeeUt uttSL101020)(VetutC5.01011)(AedtduCtitCC5.05)(VeuitutCC5.0512111)(例8t=0時(shí),開(kāi)關(guān)K閉合，求t0后的iC、uC及電流源兩端的電壓。解+10V1A1+uC1+u1VuC11110)()1)0(VuC sRC21)11(2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-42 頁(yè)退出1F例9.脈

20、沖序列分析1.RC電路在單個(gè)脈沖作用的響應(yīng)RCusuRuci10Ttus)0(1Ttus 0 su0 tTt(1)0tTRCTtcccceuuutu )()0()()(2222VeTuuRCTcc 1)()0(12Vuc0)(2 RC TtVeetuRCTtRCTc ,)1()(2TtVtutucR ,)()(22TtAeRetiRCTtRCT ,1)(2uc(t)uR(t)t02.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-44 頁(yè)退出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(yè)前一頁(yè)第 1-45 頁(yè)退出2.脈沖序列分析t0(a)T uRucRCusuRuci2.5 一階電路的全響應(yīng)下一頁(yè)前一頁(yè)第 1-46 頁(yè)退出