阶电路的暂态分析

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1、1§1换路定律§2RC电路的暂态分析§3一阶电路的三要素分析方法§4微分电路与积分电路§5RL电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析2第5章一阶电路的暂态分析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。教学要求：3暂态分析的内容稳定状态: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中间过程。电路暂态分析的内容暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。影响暂

2、态过程快慢的电路的时间常数。研究暂态过程的实际意义第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析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。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。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。第5章一阶电路的暂态分析5§1换路定律换路：是指电路状态的改变。如：1、电路的接通、断开、短路；2、电源或电路中的参数突然改变等。第5章一阶电

3、路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析6电感电容存储能量分别为：设换路发生在t=0时刻，则t=0-为换路前瞬间t=0+为换路后瞬间假设流经电感的电流在t=0-到t=0+的时刻发生突变，则那么电感两端电压，显然假设错误；同理电容两端电压也不能发生突变。换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析7换路定律：电容元件两端的电压和电感元件流经的电流在从到的换路瞬间内不能突变。则换路定律可以表示为：uC(0+)=uC(0-)iL(0+)=iL(0-)等效电路：储

4、能元件有储能时，在t=0-时电容元件视为开路，电感元件视为短路；储能元件无储能时，在t=0+时电容元件视为短路，电感元件视为开路。第5章一阶电路的暂态分析注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uC、iL初始值。第5章一阶电路的暂态分析产生暂态过程的必要条件：∵L储能：换路:电路状态的改变。如：电路接通、切断、短路、电压改变或参数改变不能突变Cu∵C储能：产生暂态过程的原因：由于物体所具有的能量不能跃变而造成在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变若发生突变，不可能！一般电路则(1)电路中含有储能元件(

5、内因)(2)电路发生换路(外因)9[例1]确定图（a）所示电路中uc、uR1、uR2的初始值，其中US=10V，R1=4Ω，R2=6Ω，C=4µF，设开关断开前电路处于稳态。（a）解：由于换路前电路已经处于稳态，ic=0，电容可视为开路，则由换路定律可得：第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析10[例1]确定图（a）所示电路中uc、uR1、uR2的初始值，其中US=10V，R1=4Ω，R2=6Ω，C=4µF，设开关断开前电路处于稳态。在t=0-时刻的电路如图（b）所示，电容可用电压源uc(0

6、+)=6V代替。可得（b）第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析11[例2]确定图（a）所示电路中iL、uL的初始值，其中US=10V，R1=1.6kΩ，R2=6kΩ，R3=4kΩ,L=0.2H，设开关断开前电路处于稳态。解：由于换路前电路已经处于稳定状态，uL=0，电感可视为短路，则由换路定律可得：（a）第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析12[例2]确定图（a）所示电路中iL、uL的初始值，其中US=10V，R1=1.6kΩ，R2=6kΩ，R3=4kΩ,L=0.2H，设开关断

7、开前电路处于稳态。t=0+时刻的电路如图（b）所示，电感可以用电流源iL(0+)=1.5mA来代替。可得（b）第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析13§2RC电路的暂态分析一阶电路：仅含一个储能元件或等效为一个储能元件的线性电路称为一阶线性电路。一阶电路的暂态分析包括：零输入响应：在非零初始状态下没有外加输入时的响应零状态响应：零初始状态下初始时刻外加于电路的输入产生的响应完全响应：非零初始状态和输入共同作用下的响应第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析14一、RC电路的零输入响

8、应RC电路的零输入响应：在无电源激励、输入信号为零的条件下，由电容元件的初始状态所产生的电路响应。实际上就是分析电路的放电过程第5章一阶电路的暂态分析1.电容电压uC的变化规律(t0)第5章一阶电路的暂态分析15该RC电路在t=0时刻开关置于位置2，电容经过电阻R放电，根据其等效电路可得解方程，其特征方程齐次微分方程的通解由初始条件可确定电路的响应为第5章一阶电路的暂态分析第5章一阶电路的暂态分析电阻电压：放电电流电容电压2.电流及电阻电压的变化规律3