电工学课件-第2章电路的瞬态分析.pptxVIP

1第 2 章 电路的瞬态分析 2.1 瞬态分析的基本概念 2.2 储能元件 2.3 换路定律2.4 RC 电路的瞬态分析 2.5 RL 电路的瞬态分析 2.6 一阶电路瞬态分析 的三要素法 下一章 上一章 返回主页 2.7 应用实例 2高等教育出版社2.1 瞬态分析的基本概念一、稳态和瞬态 电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作状态一定，电压和电流不改变。这时电路所处的状态称为稳定状态，简称稳态。当电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变时，都会引起电路工作状态的变化。换路 3高等教育出版社 换路后为什么会有瞬态过程？换路后，旧的工作状态被破坏、新的工作状态在建立，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，这种变化往往不能瞬间完成，而是有一个瞬态过程。电路在瞬态过程中所处的状态称为瞬态状态，简称瞬态。换路是引起瞬态过程的外因。电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变是引起瞬态过程的内因。 4高等教育出版社二、激励和响应 电路从电源（包括信号源）输入的信号统称为 激励。激励有时又称输入。 电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的 作用下产生的电压和电流统称为响应。响应有 时又称输入。 (1) 零输入响应 电路在无外部激励的情况下，仅由内部储能元件中所储存的能量引起的响应。 按照产生响应原因的不同，响应可分为： 5高等教育出版社(2) 零状态响应(3) 全响应在换路时储能元件未储存能量的情况下，由激励所引起的响应。在储能元件已储有能量的情况下，再加上外部激励所引起的响应。 在线性电路中: 全响应＝零输入响应＋零状态响应 6高等教育出版社 阶跃响应即在直流电源作用下的响应。按照激励波形的不同，零状态响应和全响应可分为阶跃响应、正弦响应和脉冲响应等。utOUu ( t ) =0 ,当 t 0 时换 路U ,当 t 0 时阶跃激励换路前电路与电源断开换路后电路与电源接通 在阶跃激励作用下的响应称为阶跃响应。 7高等教育出版社2.2 储能元件电容是用来表征电路中电场能量储存这一物理性质的理想元件。C = qu——电荷量，单位为库[仑]( C )——电压，单位为伏[特]( V )——电容，单位为法[拉]( F )一、电容＋qi u＋ － ＋ － －q＋ － C i u＋ － 8高等教育出版社C i u＋ － i = Cdudt电容的瞬时功率p = ui = Cududtu 的绝对值增大时， 0 , p 0 ,电容从外部输入功率，u dudt把电能转换成了电场能。u 的绝对值减小时， 0 , p 0 ,电容向外部输出功率，u dudt电场能又转换成了电能。 9高等教育出版社C i u＋ － t = 0 ? t = ? 电容中储存的电场能u = 0 ? u = U 从外部输入的电能12? 0?p dt = ui dt = Cudu = CU2? 0?? 0UWe = CU212 若外部不能向电容提供无穷大的功率,电场能就不可 能发生突变。因此，电容的电压 u 不可能发生突变。p = d We dt由于—————单位为焦[耳]( J ) 10高等教育出版社电容串联时C1 u＋ － C2 ＋ － u1 ＋ － u2 =1C1C1＋1C2u1 =C2C1＋C2uu2 =C1C1＋C2u电容并联时u＋ － C1 C2 C＝ C1＋C2 11高等教育出版社 电容图片陶瓷电容云母电容薄膜电容复合介质电容铝电解电容钽电解电容真空电容 12高等教育出版社电感是用来表征电路中磁场能量储存这一物理性质的理想元件。——磁链，单位为韦[伯]( Wb )——电流，单位为安[培]( A )——电感，单位为亨[利]( H )二、电感u＋ － eiN??＝ N? L =?i线圈的磁链L i u＋ － e 13高等教育出版社由基尔霍夫电压定律L =?ie =－N = － d?dtd?dt规定：e 的方向与磁感线的方向符合右手螺旋定则时， e 为正，否则为负。e =－Ldidtu =－eu = Ldidt于是L i u＋ － e 14高等教育出版社电感的瞬时功率p = ui = Lididt i 的绝对值增大时， 0 , p 0 ,电感从外部输入功率，i didt 把电能转换成了磁场能。 i 的绝对值减小时， 0 , p 0 ,电感向外部输出功率，i didt 磁场能又转换成了电能。u = LdidtL i u＋ － e 15高等教育出版社t = 0 ? t = ? 电感中储存的磁场能i = 0 ? i =