电工基础课程教学教案——第九章线性电路过渡过程的时域分析01(中职教育)

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1、第八章非正弦周期电流电路(不讲。略)第九章线性电路过渡过程的时域分析第一节电路的动态过程及初始值的确定学习目标：1・掌握动态过程的基本概念及换路定律2.理解电感中的电流不能发生突变和电容两端电压不能发生突变的原因重点：动态过程的基木概念及换路定律难点：换路定律一、电路的动态过程：1、“稳态”与“暂态”的概念：电路处于新稳态电路处于旧稳态稳态是指电路的稳定状态。电路rti—种稳态转变到另一种稳态过程为过渡过程或瞬态过程。电路在瞬态过程中所处的状态称为瞬态，乂称暂态。2、产生过渡过程的电路及原因(1).电阻电路rrZ=0J—o-电

2、阻是耗能元件，其上电流随电压成比例变化，不存在过渡过程。(2)电容电路电容为储能元件，它储存的能呆为电场能量，其人小为:因为能最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。(3)电感电路c端电压=0充电C端电压KoU~R电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：护”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。二、换路定理及初始值的确定1.换路概念换路就是电路的结构或参数发牛变化或则连接方式的突然改变以及电源的突然变动称为换路。2・换路定理：在换路瞬间(t=0+),电感中的电流、电容上的电

3、压均为有限值时，则uC、订不都应保持换路前(t二0-)的数值不能突变，该数值称为初始值。这一规律称为换路定理。即换路前后L的电流不发牛跃变：；L(0+)=/L(0-),C端电压不发生.跃变:〃c(0+)=〃c(0-)图9-1例9-1:如图9-1所示，求开关闭合后，电容上的电压和电流的初始值，当电路达到稳态后，电容上的电压和电流的稳态值。解：在t=0+时，电容相当于短路，在t=¥时，电容和当于断路。设：％则根据换路定理：％(4)kQ)mOV,iCPJ=电路稳定后，电容相当于开路,=27J(

4、示，己知U二12V,R1=2kW,R2=4kW,C=1mF,求开关断开后，电容上的电压和电流的初始值，当电路达到稳态后，电容上的电压和电流的稳态值。解：在t=0+时，电容相当于一个恒压源根据换路定理：一、・ev电路稳定后，电容相当于开路，斗＞8=。心问=0。例9-3:如图9-3所示，已知/?=lkQ,A=111,〃二20V,求开关闭合后，电感上的电压和电流的初始值。当电路达到稳态后，电感上的电压和电流的稳态值。图9-3解：根据换路泄理，-gf2"A,换路时电压方程：U=致（0J十％（PJ=i＜（pj«+®£（OJ吟（PJ2fg

5、"2O-O=2O〔电路稳定后，电感相当于短路,u£(oo)=OK例9-4:如图7-4所示，已知I/=2aV'X=1k£kZ=1H电压表内阻^=500k°设开关X在t=0时打开。求：斤打开的瞬间，电压表两端的电压。解:换路前图9-4换路瞬间，(心二20^(大小，方向都不变),气風)•齐=-20x10"®x500x10=-10000V注意：实际使用中要加保护措施。三、结论1.换路瞬间，&"不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定；2.换路瞬间，若电容相当于短路；若叱(°〉4"电容相当于怛压源3o换路瞬间，“电感相当于断路

6、；电感相当于恒流源。4.求电路初始值的方法步骤(1)在直流电压的作用下，稳态时，电容开路，电感短路；(2)画出t=0-时的电路图，求出iL(0—)和uC(0-)；(3)根据换路定则求出iL(0+)和uC(0+)；(4)画出t=0+时的电路图，根据电路方程求出其它量如uL(0+)和iC(0+)等物理量的初态；(5)通过计算可知，除山和ic外，其它物理量与初始值无关。