电工电子技术基础--第三章

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1、第第33章章电电路路的的暂态暂态分析分析教学要求：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。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。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com电路暂态分析电路暂态分析的的内容内容(1)暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。(2)影响暂态过程快慢的电路的时

2、间常数。研究暂态过程的实际意义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，应用于电子电路。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。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。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com33.1.1电阻元件、电感元件与电容元件电阻元件、电感元件与电容元件i33..11..11电电阻元阻元件。件。+描述消耗电能的性质线性电阻uR根据欧

3、姆定律:u=iR_即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的l导电性能有关，表达式为：R=rStt2电阻的能量W=òuidt=òRidt³000表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com3.2.23.2.2电电感元感元件件iF描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。+u1.物理意义-电流通过一匝线圈产生Φ(磁通)电流通过N匝线圈产生ψ=NΦ(磁链)ψNΦ电感:L==(H、mH

4、)ii线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质2的导磁性能等有关。μSNL=lPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com2μSNiL=(H)lS—线圈横截面积（m2）+-el—线圈长度（m）uLL+N—线圈匝数-μ—介质的磁导率（H/m）电感元件的符号dψdi自感电动e=-=-LLdtdt势：2.自感电动势方向的判定(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

5、定则。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com(2)自感电动势瞬时极性的判别ii+-++--ueLeL实ueLeL实-+--++didii>0i<0dtdtdidieL=-L<0eL=-L>0dtdteL与参考方向相反eL与参考方向相同eL具有阻碍电流变化的性质PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com(3)电感元件储能根据基尔霍夫定律可diu=-e=LL得：dt将上式两边同乘上i，并积

6、分，则得：ti12òòuidt=Lidi=Li002磁场能12W=Li2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，电感元件向电源放还能量。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com例1:有一电感元件，L=0.2H,电流i如图所示，求电感元件中产生的自感电动势eL和两端电压u的波形。i/mA4解：当0£t£4ms时2i=tmAt/ms则：diO246eL=-L=-0.2VeL/Vdt0.4所

7、以u=-e=0.2VLt/ms当4ms£t£6ms时O246-0.2u/Vi=(-2t+12)mA0.2die=-L=-0.2´(-2)V=0.4VO246t/msLdt-0.4PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comi/mA所以u=-e=-0.4VL4由图可见：2t/ms(1)电流正值增大时，eL为负，O246e/VL电流正值减小时，eL为正；0.4(2)电流的变化率di/dt大，则eLt/ms大；反映电感阻碍电流变化的O246-0.2性质。u/V0.2(

8、3)电感两端电压u和通过它的t/ms电流i的波形是不一样的。O246-0.4PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com例2:在上例中，试计算在电流增大的过程中电感元件从电源吸取