电工与电子技术3、电路暂态分析.ppt

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1、第3章电路的暂态分析3.2换路定则与电压和电流初始值的确定3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.5RL电路的响应3.6微分电路和积分电路3.1电阻元件、电感元件、电容元件作业：P963.2.1，3.3.2，3.4.3，3.6.1本章要求：1、了解暂态和稳态的概念，理解换路定理，掌握暂态初始值的计算；2、理解RC电路的零状态响应和零输入响应；3、掌握一阶电路的三要素分析方法；4、了解微分和积分电路的条件和输出、输入波形。作业：P963.2.1，3.3.2，3.4.3，3.6.1稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值(对交流来说

2、是指它的幅值和频率达到稳定)。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。第3章电路的暂态分析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3.1.1电阻元件根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系线性电阻金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为：表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。电阻的耗量Ru+_3.1电阻元件、电感元件与电容元件描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。1.

3、物理意义电感:(H)线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数3.1.2电感元件N匝线圈产生磁链电流通过线圈产生磁通u+-2.自感电动势：自感电动势的参考方向与电流参考方向相同。+-eL+-L电感元件的符号S—线圈横截面积（m2）l—线圈长度（m）N—线圈匝数μ—介质的磁导率（H/m）3.电感元件储能根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上i，并积分，则得：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。磁场能3.1.3电容元件描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集

4、起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。uiC+_电容元件电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。S—极板面积（m2）d—板间距离（m）ε—介电常数（F/m）电容：当电压u变化时，在电路中产生电流:uiC+_电容元件电容元件储能将上式两边同乘上u，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能电容元件储能本节所讲的均为线性元件，即R、L、C都是常数，u和i、和i、q和u之间都是线性的。tE稳态暂态旧稳态新稳态过渡过程:

5、C电路处于旧稳态KRE+_开关K闭合电路处于新稳态RE+_“稳态”与“暂态”的概念:§3.2换路定理及初始值的确定自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或释放需要一定的时间。*不能突变不能突变电容C存储的电场能量EKR+_CuCEt产生过渡过程的电路及原因?因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容或电感的电路存在过渡过程。电感L储存的磁场能量不能突变不能突变KRE+_t=0iLt无过渡过程I电阻电路t=0ER+_IK电阻是耗能元件非储能元件，其上电流随电压比例变化，不存在过渡过程。产生过渡过程的内因：电路中存在储能元件；外因：电路出现换路。换路:电

6、路状态的改变，包括：1.电路接通、断开电源；2.电路中电源的升高或降低；3.电路中元件参数的改变。电路中的u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进入“新稳态”，此时u、i都处于暂时的不稳定状态，所以过渡过程又称为电路的暂态过程。总结3.2.1换路定理CEKR+_uCuc0设：t=0时换路---换路前瞬间---换路后瞬间t=0-表示换路前的旧稳态终了瞬间，在数值上等于0，在t轴上指t从负值趋近于零；t=0+表示换路后的初始瞬间，在数值上等于0，但从t轴上看是指t从正值趋近于零。t换路定理:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。则：uc0t3.2.2初始值

7、的确定求解要点：1.3.根据电路的基本定律和0+时刻等效电路，确定其它电量的初始值。初始值（起始值）：电路中u、i在t=0+时的大小。直接利用换路定律求解；2.画出0+时刻等效电路--电容当成恒压源电感当成恒流源例1换路时电压方程:不能突变发生了突变根据换路定理解:求:已知:R=1kΩ,L=1H,U=20V、设时开关闭合开关闭合前iLUKt=0uLuR已知:电压表内阻设开关K在t=0时打开。求:K打开的瞬间,电压表两的电压。解:换路前换路瞬间例2K.ULVRiLt=0+时的等效电路V注意:实际使用中要加保护措施KULVRiL已知:K在“1”处停留已久，在t

8、=0时合向“2”求:的初始值，即t=(0+)时刻的值