资源描述：
《《汽车检修技术》电子教案：电路的过渡过程及换路定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、电路的过渡过程及换路定律(8)新课引入:本书此前所讨论的电路，不论是直流还是交流，电路的联接方式和参数值是不变的，电源的输出是怛定的或周期性变化的，电路中的各部分电压也是恒定的或周期性变化的。电路的这种状态称Z为稳定状态，简称稳态。当电路接通、断开或电路各元件的参数变化时，电路中的电压、电流等都在发生改变，从原來的稳定状态变化到另一个新的稳定状态，这个过程称过渡过程。它不能瞬间完成,協耍一定的时间(尽管往往是极短暂的)，又称暂态过程。电路在过渡过程中的工作状态称暂态。新授:过渡过程的产生与换路定律一、电路中
2、产生过渡过程的原因电路中之所以出现过渡过程，是因为电路中有电感、电容这类储能元件的存在。图6-1(a)屮，当接通电源的瞬间，电容C两端的电压并不能即刻达到稳定值U,而是有一个从合闸前的血刃逐渐增人到Uc=U(见图6-1(b))的过RC串联电路渡过程。否则，合闸后的电压将有跃变，电容电流ZCdu/dt将为无穷人，这是不可能的。同样，对于电感电路，图6-2(a)屮，当电源接通示，电路的电流也不可能立即跃变到U/R,而是从逐渐增大到iL=U/R(见图6-2(b))这样一个过渡过程。否则，电感内产生的感生电动势eL
3、=~Ldi/dt将为无穷大,也是不可能的。RL串联电路过渡过程产生的实质是由于电感、电容元件是储能元件，能量的变化是逐渐的，不能发生突变，需要一个过程。而电容元件储有的电场能％二0点/2,电感元件储有的磁场能炖1/2,所以电容两端电压/和通过电感的电流九只能是连续变化的。因为能虽的存储和释放需要一个过程，所以冇电容或电感的电路存在过渡过程。产生过渡过程的内因：电路中存在储能元件uc,iL；外因：电路出现换路时，储能元件能量发生变化。二、换路定律电路工作状态的改变如电路的接通、断开、短路、改路及电路元件参数值
4、发牛变化等，称换路。由以上分析可知，换路瞬间，电容两端的电压&不能跃变，流过电感的电流力不能跃变，这即为换路定律。用t=0^示换路前的终了瞬间，20眾示换路后的初始瞬间，则换路定律表示为wc(O+)=wc(O_)l匚(0+)珂(0_)J注意，换路定律只说明电容上电压和电感中的电流不能跃变，而流过电容的电流、电感上的电压以及电阻元件的电流和电压均可以发生跃变。换路定律得解释如下：1、口然界物体所具有的能量不能突变，能虽:的积累或释放需耍一定的时间。所以电容C存储的电场能量Wc=^Cu2不能突变使得％不能突变；
5、同样，电感L储存的磁场能最WL=-Lij不能突变使得iL不能突变。22、从电路关系分析E—iR+uc=RC—Cdt+"cdue若％发生突变，莎这是不可能的。三、RC电路的过渡过程分析1.RC电路的零输入响应零输入是指无电源激励，输入信号为零。在零输入时，由电容的初始状态wc(0+)所产牛.的电路响应，称为零输入响应。分析RC电路的零输入响应实际上就是分析它的放电过程。以图6-6为例，换路前开关斤在位置1,电源对电容充电。在尸0时将开关转到位置2,使电容脱离电源，电容器通过斤放电。由于电容电压不能跃变，z/r
6、(o)=Uc(O)=E,此时充电电流ic(OJ=E/R。随着放电过程的进行，电容储存的电荷越来越少，电容两斤端的电压弘、越来越小，电路电流i二uc/R越來越小。电容两端的电压/随时
7、'可的变化见图6-4o根据基尔霍夫电压定律：眈如+odtc其通解形式为uc=4R"将其代入上式，得出特征方程RCp+=O图6-4RC放电曲线从而方程的解为：％=AM根据初始条件如(°+)="c(°」=E解得uc=Ee~w=Ee~式中r=RC称为RC电路的时间常数，表示电容放电的快慢。可以认为Z=57■吋，过渡过程结束。2.RC
8、电路的零状态响应零状态是指换路前电容元件没有储能，陀(°」二0。在此条件下，由电源激励所产生的电路响应，称为零状态响应。RC电路的零状态响应实际上就是它的充电过程。图6-5为RC充电电路。设开关《合上前，电路处于稳态，电容两端电压血(0-)二0,电容元件的两极板上无电荷。在匸0时刻合上开关电源经电阻——斤对电容充电，由于电容两端电压不能突变，&(0+)二0,+uc此时电路中的充电电流iO二E/R。c:随着电容积累的电荷逐渐增多，电容两端的电压&也随之升高。电阳.分压加减少，电路充电电图6-5RC充电电路流i
9、Lg/洁(Ef)/R也不断下降，充电速度越來越慢。经过一段时间后，电容两端电压uc=E,电路中电流，尸0,充电的过渡过程结束，电路处于新的稳态。电容两端的电压％随时间的变化见图6-6。其特解即电路的稳态分量为uc=E根据基尔霍夫电压定律：而其通解即电路的暂态分量为u：--Ee~~^--Ee~图6-6RC充电曲线解得uc=u：+u：=E(l-e~)式中r=RC称为RC电路的时间常数，表示电容充电的快慢。时间常数7■
