电工技术第3章.ppt

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1、1第3章一阶线性电路的暂态分析3.1储能元件3.2换路与换路定律3.3RC电路的响应3.4RL电路的响应3.5三要素法*3.6积分电路和微分电路3.7应用实例2教学基本要求1.了解电容和电感的概念及特点;2.理解并掌握电路的换路定律;3.掌握电容、电感的充放电规律；4.了解微分电路和积分电路的基本概念。33.1储能元件稳态电压和电流不随时间变化而变化电路的工作状态一定电路的结构和元件的参数一定4稳态引起电路工作条件发生改变的因素，如电路接通、断开、改接或电路参数发生变化新的稳态换路过渡过程◆过渡过程往往是暂时的，电路在过渡过程中所对应的工作状态，称为暂(瞬)态5电路中为什么会有暂态现象？外因：

2、内因：电路的工作条件发生改变，即换路电路中含有储能元件储能元件包括电容和电感63.1.1电容元件电容元件是表征电路中储存电场能的理想元件。实际工程中使用的电容元件称为电容器，是由两个相互靠近又彼此绝缘的导体（极板）构成。如图所示。但工程中的电容器由于或多或少总会消耗一部分电能，所以不是纯粹的储能元件。+-+q-q+-uC（a）电容器iC7实际电容元件铝电解电容不同容量的电容8电容器两端加上电源后，极板上分别聚集起等量异号的电荷，建立起电场，储存电场能量电容器所带的电量与两极板间的电压比值称为电容，用字母C表示。电容参数是反映电容元件容纳电荷能力的物理量。电容的图形符号如右图所示若极板间电压参考

3、极性与极板电荷极性一致，则有9表示极板上聚集的电荷，单位为库[伦]表示两极板间的电压，单位为伏[特]单位为法拉(F)由于法拉单位太大，工程上多采用微法（μF）或皮法（pF）。1μF=10-6F，1pF=10-12F10若C为常数，这种电容称为线性电容，否则为非线性电容，本书仅讨论线性电容。C为常数，其大小仅由电容元件本身特性决定。由于【重要提示】11由于线性电容元件的电容C是一实常数，可知，在任一时刻，其电流与电压变化率成正比当电容两端电压发生剧变时，电流也很大；当电容电压不随时间变化时，电容电路中没有电流，此时电容元件相当于开路。直流电路中电压不随时间变化，故电容电路有隔断直流（隔直）的作用

4、。12若电压和电流取关联参考方向，则当电压和电流随时间变化时，它们的乘积称为瞬时功率，用p来表示，也是随时间变化的。当电压正值升高时，p>0，表示电容元件从外部吸收电功率，将电能转换为电场能；当电压正值降低时，p<0，表示电容元件向外部输出电功率，将电场能重新转换为电能。13电能和电场能在电容内部可以相互进行转换，随着电容两端电压的变化，电容储存电场能的过程就是电能和电场能相互转换的过程。两端积分反映了电容储存电场能的能力。且由于能量不能突变，故电容两端电压不能突变。143.1.2电感元件电感元件是表征电路中储存磁场能的理想元件，是实际线圈的理想化模型。各种各样的实际电感元件16用导线制成的空

5、心或具有铁心的线圈在工程中有广泛的应用。线圈通以电流iL后将产生磁通Φ，设线圈匝数为N，磁通链Ψ=NΦ，则电感参数用L表示，其表达式为：单位为韦[伯]（Wb）单位为亨[利](H)或毫亨（mH）17若L为常数，这种电感称为线性电感，否则为非线性电感，本书仅讨论线性电感。当电感元件中的磁通Φ或电流iL发生变化时，将会在电感元件中产生感应电动势eL，若电压电流取关联参考方向，有根据KVL，有18由于线性电感元件的电感L是一正实常数，可知，在任一时刻，其电压与电流变化率成正比当电感电流发生剧变时，电压也很大；当电感电流不随时间变化时，电感两端电压为零，此时电感元件相当于短路。直流电路中电流不随时间变化

6、，故电感元件有短接直流（短直）的作用。19若电压和电流取关联参考方向，则电感所吸收的瞬时功率为：当电流正值增大时，p>0，表示电感元件从外部吸收电功率，将电能转换为磁场能；当电流正值减小时，p<0，表示电感元件向外部输出电功率，将磁场能重新转换为电能。20电能和磁场能在电感内部可以相互进行转换，随着电感电流的变化，电感储存磁场能的过程就是电能和磁场能相互转换的过程。两端积分反映了电感储存磁场能的能力。且由于能量不能突变，故电感电流不能突变。213.2换路与换路定律假设换路瞬间为t=0，以t=0-表示换路前的终了时刻，t=0+表示换路后的初始时刻，则换路定律可表示为◆电容电压和电感电流在换路后的

7、初始值等于换路前的终了值，这一规律，称为电路的换路定律22处于暂态过程中的电压和电流，称为暂态量。暂态量在t=0+时刻的数值，称为暂态量的初始值。换路后的电路在经过一定时间的暂态过程后将达到一个新的稳态，此时电压和电流的数值称为换路后的稳态值，分别用u（∞）和i（∞）表示由换路定律求得由稳态分析方法求解，与暂态过程无关23【例3-1】已知IS=10A，R1=R2=2Ω，R3=1Ω，L=1H，C=1