[工学]大学电子电工学课件 第三章

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1、3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.6RL电路的响应3.5微分电路与积分电路3.1电阻元件、电感元件与电容元件第三章电路的暂态分析1.理解电路的暂态与稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及电路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。第三章电路的暂态分析基本要求研究暂态过程的目的：认识和掌握这种客观存在的物理现象的规律，既要充分利用暂态过程的特性，同时也必须预防它所产生的危害。1.讨论暂态过程中电压与电流随时间变化的规律。2.影响暂态过程快慢的电路时间常数。暂态过程：电路从一

2、种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。电路暂态分析的内容：3.1.1电阻元件⒈电压与电流的关系：电阻对电流起阻碍作用。上式表明电能全部消耗在电阻元件上，转换为热能，电阻元件是耗能元件。⒊电阻的能量：Ru+_⒉参数意义：3.1电阻元件、电感元件与电容元件⒈参数意义电感单位：亨(H)、毫亨(mH)3.1.2电感元件u+-+-eL+-L电感元件磁通链：磁通：单位：韦(Wb)线圈的匝数N愈多，其电感愈大；线圈中单位电流产生的磁通愈大，电感也愈大。3.1电阻元件、电感元件与电容元件⒉电压与电流的关系:电磁感应定律自感电动势与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。自感电动势：eL具有阻碍电流变化的

3、性质。当电流变化率为零，即电流为直流时，电感端电压为零3.1电阻元件、电感元件与电容元件所以：电感元件对直流电流视作短路当电感元件中的电流增大时，磁场能量增大，电能转换为磁能，即电感元件从电源取用能量；磁场能量：⒊电感元件能量两边同乘上i，并积分，得：将3.1电阻元件、电感元件与电容元件当电流减小时，磁场能量减小，磁能转换为电能，即电感元件向电源放还能量电感元件不消耗能量电感元件是储能元件上式说明：⒈参数意义：uiC+_电容元件电容单位：法(F)，微法(μF)，皮法(pF)⒉电压与电流的关系：当电压变化率为零时，即电压为直流电压，流过电容电流为零，故电容对直流电路视作开路。3.

4、1.3电容元件3.1电阻元件、电感元件与电容元件当电容元件上的电压增高时，电场能量增大，电容元件从电源取用能量（充电）；电场能量：⒊电容元件能量两边同乘上u，并积分，得：将3.1电阻元件、电感元件与电容元件当电压降低时，电场能量减小，电容元件向电源放还能量（放电）。电容元件是储能元件电容元件不消耗能量上式说明：3.2储能元件和换路定则3.2.1电路中产生暂态过程的条件与原因⒈产生暂态过程的条件：换路：电路的接通、断开、短路、电压改变或参数改变等，使电路中的能量发生变化。⑴电路中含有储能元件；⒉产生暂态过程的原因：在换路瞬间由于储能元件的能量不能跃变而产生。⑵电路发生换路。电感储

5、有的磁能：电容储有的电能：由于能量不能跃变，则不能跃变。不能跃变。由于能量不能跃变，则若发生跃变，，实际中不可能！则3.2储能元件和换路定则注意：换路定则仅适用于换路瞬间，用来确定t=0+时暂态过程的初始值uC(0+)和iL(0+)。设：t=0表示换路瞬间3.2.2换路定则电路换路瞬间，电感元件中的电流和电容元件上的电压不能跃变。如用公式表示，则为：3.2储能元件和换路定则t=0-表示换路前的终了瞬间t=0+表示换路后的初始瞬间（初始值）3.2.3初始值的确定确定步骤：初始值：若电路在t=0换路，则指电路中各电压与电流在t=0+时的值。⒈如何确定独立初始条件uC(0+)与iL(

6、0+)。⑴由t=0-的等效电路求出uC(0–)、iL(0–)；换路前，如果储能元件储有能量，则在t=0-的等效电路中：⑵根据换路定则求出uC(0+)、iL(0+)。3.2储能元件和换路定则电容元件视作开路,即开路电压uC(0–)；电感元件视作短路,即短路电流iL(0–)。⑵换路前，如果储能元件储有能量，则在t=0+的等效电路中：⑴换路前，如果储能元件无储能，则在t=0+的等效电路中，电容元件视作短路，电感元件视作开路。画出t=0+时的等效电路：⒉如何确定非独立初始条件（其它电压与电流的初始值）换路瞬间，除uC与iL不能跃变外，其它电量均可以跃变。3.2储能元件和换路定则电容元件

7、用理想电压源代替，其电压值为uc(0+)；电感元件用理想电流源代替，其电流值为iL(0+)。例：换路前电路处于稳态，试求图示电路中元件电压和电流的初始值。解：⑴求uC(0–)、iL(0–):3.2储能元件和换路定则6+_U24Vt=0++ikiC_uC_uLiL12i16i26+_U24V++ikiC_uC_uLiL12i16i2t=0-等效电路因为换路前电路处于稳态，Ｃ已经充满电，为开路状态Ｌ为短路状态所以可得出t=0的-等效电路，如图：uc(0+)iL(0+)⑵由t=0+等效