第三章(制药)(1)

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1、第三章电路的暂态分析§3.1电感元件和电容元件§3.2换路定则及初始值的确定§3.3一阶电路暂态过程的分析方法§3.4一阶电路暂态分析的三要素法教学要求：稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。1.理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义。2.掌握换路定则及初始值的求法。3.掌握一阶线性电路分析的三要素法。电路暂态分析的内容1.利用电路暂态过程产生特定波形的电信号如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电

2、路。研究暂态过程的实际意义2.控制、预防可能产生的危害暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏。(1)暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。直流电路、交流电路都存在暂态过程,我们讲课的重点是直流电路的暂态过程。(2)影响暂态过程快慢的电路的时间常数。S闭合“稳态”与“暂态”的示例:电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：RC电路储能元件储能元件RL电路电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：t新稳态暂态旧稳态0RC电路处于旧稳态S+_t=0t新稳态暂态旧稳态过渡过程0

3、电路处于新稳态R+_SCSR+_t=0iLiL产生过渡过程的原因：因为能量的存储和释放需要一个过程，所以RC电路存在过渡过程。RL电路也存在过渡过程。纯电阻电路电阻是耗能元件，其电流随电压比例变化，不存在过渡过程。无过渡过程It0t=0R+_Is产生过渡过程的电路:有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等）存在过渡过程；没有储能作用的电阻（R）电路，不存在过渡过程.电路中的u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进入“新稳态”，此时u、i都处于暂时的不稳定状态，

4、所以过渡过程又称为电路的暂态过程。由于过渡过程的发生，引起电路的变化统称为“换路”。产生暂态过程的必要条件：(1)电路中含有储能元件(内因)(2)电路发生换路(外因)复习：电阻元件1.线性电阻：Riu+-ui非线性电阻（常用单位：、k、M）iu0令则G:为电导，单位：S(西门子)伏-安特性2.电阻元件上电压与电流的关系：3.1电感元件与电容元件将上式乘以i，并积分即电能全部消耗在电阻上，转换为热能。电阻是耗能元件。描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。1.物理意义电感:(H、mH)3.1.1

5、电感元件—导线绕制成线圈电流通过N匝线圈产生(磁链)电流通过一匝线圈产生(磁通)u+-线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。L电感元件的符号线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数S—线圈横截面积（m2）L—线圈长度（m）μ—介质的磁导率（H/m）N—线圈匝数自感电动势：2.电感元件的电压与电流关系(1)自感电动势的参考方向规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向相同,或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。+-eL+-L当电感元件中磁通或电流i发生变化时，电感元件产生感应电动势ui

6、iab＋－根据基尔霍夫定律可得：电压与电流的变化率成正比。di越大，u越大di＝0，u＝0；即直流时，电感相当于短路，起通直作用。(i与u具有动态关系，L是动态元件。)(2)自感电动势瞬时极性的判别00(3)电感元件储能已知：将上式两边同乘上i，并积分，则得：即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放

7、还能量。磁场能+-eL+-L电感是一种储能元件，只吞吐能量，不消耗能量。3.1.2电容元件—容纳电荷的器件描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。电容：uiC+_电容元件电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。S—极板面积（m2）d—板间距离（m）ε—介电常数（F/m）当电压u变化时，在电路中产生电流:（u与i具有动态关系，C是动态元件。）电流与电压的变化率成正比。du越大，i越大du＝0，i＝0；即直流时，电容相当于开路，起隔直作用。

8、电容元件储能将上式两边同乘上u，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能根据：电容是一种储能元件，只吞吐能量，不消耗能量无源元件小结理想元件的特性（u与i的关系）L：C：R:实际元件的特性可以用若干理想元件来表示例：电感线圈L：电感量R：导线电阻C：线间分布电容UR1R2LCR1UR2U为直流电压