5简单动态电路的时域.ppt

5、简单动态电路的时域分析 考试点 1、掌握换路定则并能确定电压、电流的初始值； 2、熟练掌握一阶电路分析的基本方法； 3、了解二阶电路分析的基本方法。 产生过渡过程的电路及原因? 一阶电路的零输入响应 零输入：输入＝0 （外电源输入＝0） 即：动态电路在没有外加激励时，仅由动态元件的初始储能引起的响应。 一阶电路的零状态响应 一阶电路的全响应 一、全响应 当一个非零初始状态的一阶电路受到激励时，电路的响应称为全响应。 例： 三、RL电路 直流电源 本 章 结 束 ！！ 当正确求出 f(0+)， f(∞)及τ三要素后， 即可按上式写出变量的完全响应。 注意标注单位 4．三要素法求完全响应 三要素法求解过渡过程要点： . 终点 起点 t 分别求初始值、稳态值、时间常数； . . 将以上结果代入过渡过程通用表达式； 画出过渡过程曲线（由初始值?稳态值） （电压、电流随时间变化的关系） 。 “三要素”的计算（之一) 初始值 的计算: （计算举例见前） 步骤: (1)求换路前的 (2)根据换路定理得出： (3)根据换路后的等效电路，求未知的 或 。 步骤: (1) 画出换路后的等效电路 （注意:在直流激励 的情况下,令C开路, L短路）； (2) 根据电路的解题规律， 求换路后所求未知 数的稳态值。 注: 在交流电源激励的情况下,要用相量法来求解。 稳态值 的计算: “三要素”的计算（之二) 求稳态值举例 + - t=0 C 10V 4 k 3k 4k uc t =0 L 2? 3? 3? 4mA US uR uC R S(t=0) i C US=220V，R=100Ω，C=0.5uF，C未充过电。 t=0时合上开关S。 求： （1）uC、i； （2）最大充电电流； （3）合上S后150us后uC、i 的值。 解：（1） =209(V) =2.2e-3=0.11(A) （2）最大充电电流； （3）合上S后150us后uC、i 的值。 IS iR R L iL S(t=0) 电路方程 * * t E 稳态 暂态 旧稳态 新稳态 过渡过程 : C 电路处于旧稳态 K R E + _ 开关K闭合 电路处于新稳态 R E + _ “稳态”与 “暂态”的概念: ? 无过渡过程 I ? 电阻电路 t = 0 E R + _ I K 电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化， 不存在过渡过程。 E t 电容为储能元件，它储存的能量为电场能量 ，其大小为： 电容电路 储能元件 因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。 E K R + _ C uC t 储能元件 电感电路 电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为： 因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。 K R E + _ t=0 iL 结论 有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生 变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路 参数改变等）存在过渡过程； 没有储能作用的电阻（R）电路，不存在过渡 过程。 电路中的 u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进 入“新稳态”，此时u、i 都处于暂时的不稳定状态， 所以过渡过程又称为电路的暂态过程。 1 换路定则 换路: 电路状态的改变。如： 换路定则及初始值的确定 1 . 电路接通、断开电源 2 . 电路中电源的升高或降低 3 . 电路中元件参数的改变 ………….. 换路定则: 在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。 设：t=0 时换路 --- 换路前瞬间 --- 换路后瞬间 则： 换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变的原因解释如下： 自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或 释放需要一定的时间。所以 * 电感 L 储存的磁场能量 不能突变 不能突变 不能突变 不能突变 电容C存储的电场能量 2 初始值的确定 求解要点： 1. 2. 根据电路的基本定律和换路后的等效 电路，确定其它电量的初始值。 初始值（起始值）：电路中 u、i 在 t=0+ 时 的大小。 例1 换路时电压方程 : 不能突变 发生了突跳 根据换路定理 解: ? 求 : 已知: R=1kΩ, L=1H , U=20 V、 设 时开关闭合 开关闭合前 iL U K t=0 uL uR 已知: 电压表内阻 设开关 K 在 t = 0 时打开。 求: K打开的瞬间,电压表两端 的电压。 解: 换路前 (大小,方向都不变