电路的瞬态过程

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1、电路与电子技术(电工学I)第3章电路的瞬态过程教学目标《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章电路的瞬态过程基本概念基本定律应用换路定律瞬态过程初始值、稳态值、时间常数零输入响应、零状态响应、全响应积分电路微分电路三要素法《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章电路的瞬态过程第一节概述第二节RC电路的瞬态过程第三节一阶电路的三要素法第五节微分电路与积分电路本章目录第四节RL电路的瞬态过程一、电路的稳态和瞬态《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章电路的瞬态过程——概述指电路中电流和电压等物理量在给定

2、激励的条件下已达到某一稳定值。稳定状态电路从一个稳定状态转变到另一个稳定状态需要经历的一个中间过程。瞬态过程3.1概述稳态瞬态下一页上一页章目录二、瞬态过程产生的原因《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材把由电路的结构(例如电路的接通、断开、短路等)、参数和电源变化所引起的电路状态的变化统称为换路。外在原因储能元件（电感元件和电容元件）的能量不能突变，这是产生过渡过程的根本原因。内在原因电路中含储能元件换路（1）（2）第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材这与实际情况不符。通常，功率是有

3、限的，能量只能作连续变化。电容元件储存的电场能量为能量的积累或衰减都需要一定的时间，否则将意味着无穷大功率的存在，即电感元件储存的磁场能量为第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录换路前后瞬间，电感元件中的电流和电容元件两端的电压不能突变的规律。三、换路定律与电路初始值的确定《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材t=0＋表示换路时刻后瞬间换路定律其中：设时电路发生换路，则换路定律的数学表达式为t=0－表示换路时刻前瞬间第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材电路中L,C的等效处

4、理C恒压源如电压为0，则将恒压源短路处理L短路C开路L短路C开路演示1演示2L恒流源如电流为0，则将恒流源断开处理第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录C电容《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材L短路C开路L短路C开路返回L电感第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材iL(0_)iL(0+)电感的等效变换iL(0+)=0A时C恒压源如电压为0，则将恒压源短路处理L恒流源如电流为0，则将恒流源断开处理uC(0+)＋－uC(0_)电容的等效变换u

5、C(0+)=0V时＋－返回第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.t=0－等效电路图示电路，电路原先处于稳定状态，在t=0时，开关S闭合，求电路中标注的电压、电流的初始值和稳态值。已知U=6V，R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，C=1000pF。解：L短路C开路例题+–R2R1SU+-+-+–R2R1SU+-+-第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.t=0＋等效电路R2SU+-+-L恒流源C恒压源第3章电路的瞬态过程——概述

6、uC(0+)R2R1SU+-+-+-+–R2R1SU+-+-下一页上一页节首页章目录《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.等效电路L短路C开路第3章电路的瞬态过程——概述R2R1UR2R1++–U下一页上一页节首页章目录四、研究过渡过程的意义及方法《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材意义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。方法1.经典法2.三要素法即列出表征该电路工作状态的以时间为自变量的

7、微分方程，然后再利用已知的初始条件求解。只有一个储能元件或通过简化可化成一个储能元件的一阶电路，可采用三要素法来快速求解。第3章电路的瞬态过程——概述下一页上一页节首页章目录一、RC电路的零输入响应《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章电路的瞬态过程——RC电路的瞬态过程零输入响应在外界输入为零的情况下，全靠电容的初始储能作为激励所产生的响应。实质：RC电路的放电