电工基础3-直流电路暂态分析与应用

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1、情境三——触摸延时照明电路的设计、制作与调试电工基础企业工作情境描述在电子电路系统中，电容和电感是不可缺少的元件。电容和电感是储能元件，在电路中产生过渡过程。了解一阶RL、RC电路暂态响应的测试和分析，是分析振荡电路的基础，具有重要的现实意义。企业工作情境描述主要内容1RC电路暂态过程的测试3触摸延时照明电路的设计、制作与调试2RL电路暂态过程的测试主要内容知识目标：1、了解动态电路的基本概念、换路定律；2、了解RC电路的暂态响应和RL电路的暂态响应；3、了解一阶动态电路的三要素分析法.技能目标：1、会对R

2、C电路暂态过程的测试;2、会对RL电路暂态过程的测试.素质目标：1、培养良好的职业道德、安全生产意识、质量意识；2、培养学生认真严谨、一丝不苟的工作作风和谦虚好学的能力；3、培养学生分析问题、解决问题的能力；4、培养学生自学能力及经验积累能力。学习目标学习目标学习任务1、明确任务，学习动态电路的基本概念、换路定律。2、会对RC电路和RL电路暂态过程进行测试。3、分析项目需求，分解工作任务，制定实施计划。4、完成工作任务，记录测量数据。5、将任务结果进行展示，同学间互相评价，教师点评。6、根据评价反馈信息进行

3、检查，并进行修改、完善，最终提交书面总结文档。7、填写评价表，进行自我评价总结。项目1：RC电路暂态过程的测试做一做——RC电路暂态过程的测试一、RC电路的零输入响应的测试做一做——RC电路暂态过程的测试二、RC电路的零状态响应的测试做一做——RC电路暂态过程的测试三、RC电路的全响应的测试读一读——动态电路概述一、动态电路概述含有动态元件电容C和电感L的电路称为动态电路。动态电路的伏安关系是用微分或积分方程表示的。通常用微分形式。一阶电路：用一阶微分方程来描述的电路。一阶电路中只含有一个动态元件。本章着重

4、于无源和直流一阶电路。过渡过程：电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态，电压、电流等物理量经历一个随时间变化的过程。产生过渡过程的条件：电路结构或参数的突然改变。产生过渡过程的原因：能量不能跃变，电感及电容能量的存储和释放需要时间，从而引起过渡过程。读一读——动态电路概述二、换路定律换路定律：电容上的电压uC及电感中的电流iL在换路前后瞬间的值是相等的，即：必须注意：只有uC、iL受换路定理的约束而保持不变，电路中其他电压、电流都可能发生跃变。学一学——RC电路的暂态响应一、RC电路的零输入响应SCRt=0

5、–+USab–+uR–+uCiotU0–U0uCuRi变化曲线输入信号为零，由电容元件的初始状态uC(0+)所产生的响应称为零输入响应，它是电容的放电过程。换路前电容的初始储能为零,即uC(0–)=0，电路中的响应由外加激励产生，称这种响应为RC电路的零状态响应。二、RC电路的零状态响应把得开关S合于b，当电容放电完毕t=0时，将S由b合向a，uC(0–)=0SCRt=0–+USab–+uR–+uCi代入上式SCRt=0–+USab–+uR–+uCi根据KVL，列出t≥0时电路的微分方程(1)特解通解二、R

6、C电路的零状态响应SCRt=0–+USab–+uR–+uCi(1)uC=US–USe–t/RC=US(1–e–t/)时间常数=RC充电电流电阻电压uCUSt0uuRuC、uR的变化曲线i的变化曲线it0US全响应是指外加激励和电容初始电压uC(0+)均不为零时电路的响应，也就是零输入响应和零状态响应的叠加。图中，若开关S合于b时，电路已处于稳态,则uC(0–)=U0三、RC电路的全响应SCRt=0–+USab–+uR–+uCi–+U0上式和式(1)完全相同uC(0+)=uC(0–)=U0t=0+时,U

7、0=US+Ae0积分常数A=U0–US故电路中的电流式中=RCt=0时，将S由b合向a，t≥0时电路的微分方程为想一想——RC电路对矩形脉冲的响应是怎样的R–uiC–++uCuR–+i序列脉冲作RC电路的激励时，其响应与脉冲的宽度和RC电路的时间常数有关。OtuiUT2T脉冲宽度3T序列脉冲分两种情况讨论RC电路在序列脉冲宽度为T、周期为2T的作用下，电阻电压uR和电容电压uC随时间的变化规律。tP一、RC微分电路R–uiC–++uCuR–+iT>>RCOtuiUT2T3TuC、uR在第一个周期的函数表达

8、式0≤t≤TT≤t≤2TuC(t)=0≤t≤TT≤t≤2TuR(t)=OtUUuCuR令电阻两端的电压作为输出,则输出与输入电压近似微分关系.uO一、RC微分电路R–uiC–++uCuR–+iT>>RCRC微分电路数学关系式推导:(1)<