电工技术-电工学一(高福华)第六章详细讲解汇总.ppt

第六章 电路的暂态过程;第一节 概述;一、暂态过程; 若开关在t = 0 时接通，电路中的电流逐渐增加，最终达到I=U/R,这是一种稳态。;二、暂态过程的产生;三、暂态分析的意义及方法;第二节 电压、电流初始值和稳态值的确定;一、电路的换路定律 通常我们把换路瞬间作为计时起点。即在t＝0时换路。把换路前的终结时刻记为 t ＝0-，把换路后的初始时刻记为t＝0+。; 换路定律适用于换路瞬间，用它来确定暂态过程的初始值。;元件; 当电路的过渡过程结束后，电路处于稳定状态，这时各元件电压和电流的值称为稳态值。 直流情况下，电容稳态相当于断路： 1、阻值无穷大 2、电流为零 直流情况下，电感稳态相当于短路： 1、电阻为零 2、电压为零 ; 例1、在图示电路中，已知R=1kΩ US=10V，L=1H，换路前电路已处于稳态，求开关闭合后的初始值。;;;;;第三节 R、C串联电路的暂态过程;一、零输入响应;1、换路后电路的微分方程;2. 解微分方程; 显然uC、i、uR 都是按同样的指数规律变化的，且都是按指数规律衰减，最后趋于零。;变化曲线为:;2.时间常数;US; 二、零状态响应;1.换路后的微分方程;2 . 解微分方程; 显然i、uR 是按指数规律衰减，最后趋于零。uC随t不断增加，最后趋于US 。;u;; 换路前,储能元件有储能,即非零状态, 这种状态下的电路与电源接通，储能元 件的初始储能与外加电源共同引起的响应 称为全响应。;1. 换路后的微分方程;2. 解微分方程; 3.对全响应的讨论;;;;第四节 求解一阶电路的三要素法; 只含有一个（或者可以化为一个）储能元件的线性电路，无论是简单的，还是复杂的，它的微分方程都是一阶常系数微分方程,这种电路称为一阶电路。;二、求解一阶电路的三要素法 用f (t)表示电路中的某一元件的电压或电流, f (∞)表示稳态值, f (0+)表示初始值，τ为时间常数。; f (0+) ：uC(0+)和iL(0+)可用换路定律在换路 前的电路求，其它电压和电流要在 换路后的电路中求得。 f (∞) ：进入稳态后电容相当于开路，电感 相当于短路，可应用电路的分析 方法计算电压???电流的稳态值。;;例2、图示电路中，IS=8mA，C=4μF, R1=2kΩ，R2=3kΩ，R3=1kΩ，R=5kΩ ，E=10V，换路前处于稳态，在t = 0时将S由1打向2，试求uC(t)，画出曲线。;;例4、图示电路中U=20V,R=50kΩ,C=4μF, 在t=0时闭合S1,在T=0.1s时闭合S2,试求S2闭合后的uC(t),并画出曲线,设S1闭合前uC=0。;当t＝0.1s时 uC(0.1)=20(1－e－5t)V ≈7.87V;变化曲线如图;;;变化曲线如图;;;第五节 R、C串联电路对矩形波电压的响应 ;1.矩形波脉冲;2.电路的构成 (1) τtp（tp为脉 冲宽度） (2)从电阻两端取输出;t;微分电路的作用是将矩形波变成为尖脉冲 ui=uC+uo≈uC uo= Ri = RC duC/dt = RC dui／dt uo与ui 之间是一种微分关系。; 由于τtP,所以充放电很慢, uC: ui=U , C充电，充电时间tP τ。 ui=0 , C 放电，放电时间tP τ。 uo: uo= uC= ui－uR ui;积分电路可以将矩形波转换为三角波输出。;第六节 R、L串联电路中的暂态过程;;由初始条件;2. 应用三要素法求 的变化规律;(2) 变化曲线;3. RL直接从直流电源断开;1. 变化规律 ;2. 、 、 变化曲线;;例1、在图示电路中，已知L=1mH，R=10Ω,电压表内电阻RV=1.5kΩ,电源电压U=10V，在t =0时开关S断开，S断开前电路已处于稳态，求S断开后电压表两端电压的初始值及变化规律。; uab(∞)=0 τ= L/(R+RV) =1×0.001/(10+1500)s =0.66×10 －8 s uab(t)=uab(∞)+[uab(0+) －uab(∞)]e－t /τ = －1500e－1. 51 ×1000000t V