《动态电路》PPT课件

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1、第八章动态电路第8章动态电路教学目的：1.理解电路的动态过程及其有关的概念。2.掌握求解一阶动态电路的三要素分析方法。教学内容概述：介绍了电路的动态过程及其有关的概念，叙述了求解一阶动态电路的一般分析方法和三要素分析方法，并对微分电路、积分电路和RLC电路的动态过程作了简述。教学重点和难点：重点：电路的动态过程的换路定律及三要素分析法。难点：求解一阶电路的三要素公式的推导过程，RLC动态电路的分析。第8章动态电路稳态电路：电路中的物理量随时间按规律作周期性变化，电路处于稳定状态。如直流电路，正弦电路，非正弦周期电路。

2、动态电路：在含有储能元件的电路中，当电路从一种稳态变换到另一种稳态的中间过程的电路称为动态电路。其间的电流或电压随时间按规律作非周期性变化，电路处于变动状态。8.1换路与电路初始值8.1.1电路的动态过程第8章动态电路换路：电路状态的突然改变称为换路。如：电路与电源的接通、断开，短路，或电路的激励、结构改变或元件参数突然改变等。电路的动态过程：在含有储能元件（C或L）的电路中，当电路发生换路后，电路中的电压或电流从一种稳态变换到另一种稳态的中间过程，称为电路的动态过程，也叫暂态过程。第8章动态电路电路发生动态过程的条

3、件是：（1）电路中含有储能元件L或C（内因）；（2）电路发生换路（外因）。这是因为电容和电感都是储能元件（电容中电场能量和电感中磁场能量），而在一般电路中的能量是不能突变的，能量只能是渐变，而不是跃变。假如能量可以跃变，就意味着需要提供无穷大的功率，这在实际中是不可能的。即：当∆t→0，而能量w可以跃变时，将导致功率：第8章动态电路8.1.2换路定律在换路瞬间：如果电容元件的电流为有限值时，其电压uC不能跃变；如果电感元件的电压为有限值时，其电流iL不能跃变。t=0-：表示换路前的最后一瞬间；t=0+：表示换路后的最

4、前一瞬间。换路定律：第8章动态电路注：流过电容元件的电流可以跃变；电感元件上的端电压可以跃变。因为它们的跃变不会导致能量的跃变。如果电容元件上的电压可以跃变，则电容元件的电流为无穷大，在一般电路中这是不可能的。如果电感元件中的电流可以跃变，则电感元件上的电压为无穷大，在一般电路中这是不可能的。第8章动态电路8.1.3电路初始值的确定对于一阶动态电路而言，求初始值的一般步骤如下：（1）由t=0-时的电路，求出uC（0-），iL（0-）；（2）画出t=0+时的等效电路；（3）根据t=0+时的等效电路，求出各电流、电压的

5、初始值。第8章动态电路例8.1已知电路如图所示，换路前电路处稳态，L、C均未储能。试求电路中各电压和电流的初始值。解：（1）由换路前电路求：uC（0–），iL（0–）由已知条件知：uC（0–）＝0，iL（0–）＝0根据换路定律得：uC（0＋）＝uC（0–）＝0iL（0＋）＝iL（0–）＝0第8章动态电路（2）画出t=0+的等效电路图，求其余各电流、电压的初始值uC（0+）＝0，换路瞬间，电容元件可视为短路；iL（0+）＝0，换路瞬间，电感元件可视为开路。第8章动态电路例8.2如图所示电路中，R0=30Ω，R1=20Ω

6、，R2=40Ω，US=10V，S闭合前电路稳定，求S在t=t0时刻闭合后，图中电流、电压的初始值。第8章动态电路解：根据题意，S闭合前为直流稳定电路，iC（t0-）=0，uL（t0-）=0，当t=t0-时等效电路如图所示，则：第8章动态电路S闭合后，由换路定律知iL（t0+）=iL（t0-）=0.2AuC（t0+）=uC（t0-）=4V因为uC（t）和iL（t）不能跃变，所以用电压为uC（t0+）的理想电压源代替C，用电流为iL（t0+）的理想电流源代替L，在t=0+时刻的等效电路如图所示。第8章动态电路则：i

7、C（t0+）=iL（t0+）-i1（t0+）-i2（t0+）=0.2-0.2-0.1=-0.1AuL（t0+）=US-iL（t0+）R0-uC（t0+）=10-0.2×30-4=0V第8章动态电路直流激励下动态电路达到稳态时具有的两个特征：电容元件相当于断路，通过电容的电流为零；电感元件相当于短路，其电感两端电压为零。即：注意：在直流稳定状态下，电容电流等于零，但电荷和电压不一定为零；电感电压等于零，但磁链和电流不一定为零。第8章动态电路8.2一阶电路动态过程的三要素法8.2.1一阶线性动态电路如图所示的RC电路，

8、若开关S在t=t0时刻闭合，由KVL得到电路的电压关系为：1、RC接通直流电源的动态电路方程。uR（t）＋uC（t）=uS（t）第8章动态电路在R、C和uS（t）或iS（t）为已知的条件下，上式是电压uC（t）关于时间t的一阶常系数线性非齐次微分方程。或第8章动态电路2、RL接通直流电源的动态电路方程。图示RL电路，开关S在t=t0时刻闭合后，