电工学B1教程.ppt

第 1 章 1. 电路的作用 电路：电流流通的路径。是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 1. 电路的作用 b. 传递和处理信号 （声音信号；图象信号；测量信号或控制信号） 包括：电源+中间环节+负载 包括：电源+中间环节+负载 概念介绍： 激励与响应 激励：电路中电源或信号源上的电压或电流。 由它推动电路工作。 实际电路都是根据人们的需要由实际的电路元件或器件所组成，以完成人们的预想要求。 如：手电筒电路 电压和电流参考方向常以关联参考方向选取。 对于(a)图 对于(c)图 1.6.2 电阻的并联 [例2] [例2] 3. 电容元件: 暂态过程初始值的确定 例1: 暂态过程初始值的确定 例1: 例2： 例2： 例2： 例2： b. 解方程： 3.RC电路的全响应 4.一阶线性电路暂态分析的三要素法 RL直接从直流电源断开 RL电路的全响应 t≥0时uC的变化规律 b. 解方程 方程的通解: RC电路的零状态响应 1)特解取电路的稳态值(称稳态分量)： 2) 齐次方程 的通解 ： 由uc(0+)=0，知：A=-U τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数。 S C R t = 0 – + U 1 2 – + uR – + uC i 有： uc(0-)=0 c. 电容电压 uC 的变化规律 暂态分量 稳态分量 电路达到 稳定状态 时的电压 -U +U 仅存在 于暂态 过程中 ? 63.2%U -36.8%U t o RC电路的零状态响应 uC 一般认为t =5τ电路已达到稳态。 电阻电压： 充电电流 电容电压 电阻电压及电流的变化规律 t O 变化曲线 uC U RC电路的零状态响应 S C R t = 0 – + U 1 2 – + uR – + uC i uc(0-)=0 即： 令换路前电路 uC(0-) =U0 t =0时开关 , 电容C 经电阻R 放电 一阶线性常系数 齐次微分方程 a. 列 KVL方程 电容电压 uC 的变化规律(t ? 0)： 零输入响应: 无电源激励, 输 入信号为零, 仅由电容元件的 初始储能所产生的电路的响应。 图示电路: 实质：RC电路的放电过程 2. RC电路的零输入响应 uR – U S C R t=0 – + 1 2 – + + uC i RC电路的暂态分析 齐次微分方程的通解： 电容电压 uC 从初始值按指数规律衰减，衰减的 快慢由RC 决定。 c. 电容电压 uC 的变化规律 RC电路的零输入响应 uR – U S C R t=0 – + 1 2 – + + uC i uc(0-)=U0 根据换路定则，t=(0+)时，uC(0+)=U0 ,可得 电阻电压： 放电电流 电容电压 暂态中电压、电流的变化规律 t O 变化曲线 RC电路的零输入响应 时间常数 uR – U S C R t=0 – + 1 2 – + + uC i uc(0-)=U0 U0 -U0 t uC uC U O u 时间常数 ? = RC 当 t = ? 时， uC = 63.2%U 0.632U ? 随时间变化曲线 随时间变化曲线 O u U0 t 0.368U0 ? 时间常数 ? = RC 当 t = ? 时， uC = 36.8%U0 时间常数 的物理意义 t uC uC U O u 0.632U ? 随时间变化曲线 随时间变化曲线 O u U0 t 0.368U0 ? 时间常数越大，过渡过程进行的越慢。理论上，电路经过无穷大的时间才能进入 稳态。由于当 t = 5 ? 时，uC 已非常接近其稳态值，所以工程上通常在 t 5? 以后认为暂态过程已经结束。 ? 愈小，曲线增长或衰减就愈快。 时间常数 的物理意义 2. 举例 求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。 解： 设 a为参考点， 即Va=0V Vb=Uba= –10×6= ?60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V　 设 b为参考点，即Vb=0V Va = Uab=10×6 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V　 b a c 20? 4A 6? 10A E2 90V ? ?? E1 140V 5? 6A ? ?? d Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V　 Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V U