电工技术基础电工学I 教学课件 作者 王英 电工技术基础-5.ppt

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1、第5章一阶电路的时域分析5.1换路定则及初始值5.2三要素法5.3一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应5.4RC微分电路和积分电路5.1换路定则及初始值5.1.1换路定则例5-1电路如图所示，已知S由b点联接到a点，试求开关S动作前电路已处于稳态，在时开关解5.1.2初始值在瞬间，只有和成立，其余元件上的电压、电流的约束条件。但可以根据瞬间的等效电路求得，没有这样其一般求解步骤为：1.计算、值2.画瞬间的等效电路3.计算其它初始值例5-3电路如图所示。时电路处于稳态，时开关S断开。已知：R1=3，R2=4，R3

2、=8，R4=12，R5=1，US=20V。试求电路的初始电流解例5-3电路如图所示。时电路处于稳态，时开关S断开。已知：R1=3，R2=4，R3=8，R4=12，R5=1，US=20V。试求电路的初始电流解时的等效电路根据换路定则，有瞬时的等效电路戴维南等效电路5.2三要素法5.2.1一阶电路微分方程的建立1.RC一阶电路分析根据时所示的RC电路图b，列KVL方程为2.RL一阶电路分析根据时所示的RL电路图b，列KVL方程为5.2.2三要素法、和称为一阶电路的三要素例5-7电路如图a所示，当t＜0时电路

3、为稳态，t＝0时开关S1闭合、S2断开。已知：路响应、和。试求电解例5-7电路如图a所示，当t＜0时电路为稳态，t＝0时开关S1闭合、S2断开。已知：路响应、和。试求电解5.3一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应5.3.1一阶电路的零输入响应零输入响应是指一阶电路换路以后，当外加激励源为零时，由储能元件C、L的初始储能所引起的响应。1.RC电路的零输入响应时RC电路由三要素法得曲线与时间常数τ的关系2.RL电路的零输入响应电感电压的零输入响应为例5-11电路如图a所示，已知：时开关S1闭合，时S2闭合。试求时电容电

4、压和电阻R2上的端，并画出的变化曲线。和电阻R2上的端电压解当时由三要素法解得uC(t)的变化曲线零状态响应是指一阶电路换路瞬间，储能元件C、L上储存的能量为零，换路后电路由外加激励源所引起的电压、电流响应。5.3.2一阶电路的零状态响应1.RC电路的零状态响应uC零状态响应曲线2.RL电路的零状态响应例5-13电路如图a所示，t＜0时电路为稳态。已知：。当S闭合。试求时电流和。时开关t=0+瞬间电路解5.3.3一阶电路的全响应全响应当一阶电路的外加激励源和初始状态都不为零时，由此产生的电路响应。（1）零输入响应（2）

5、零状态响应（3）全响应零输入响应零状态响应5.4RC微分电路和积分电路5.4.1RC微分电路若有则可见，式中的输出电压与输入近似成微分关系.电压1.RC微分电路的时间常数1.RC微分电路的时间常数由于RC微分电路要求，则由上式可得满足的条件要很小。由此可得RC微分电路的时间常数为：电阻R和电容C参数值要小，即RC微分电路的时间常数2.RC微分电路的零状态响应当输入电压为矩形脉冲电压，如电容电压的初始条输出电压的零状态响应为V，则在时，电容电压的零状态件为为响应由于时间常数，则时对电容C迅速充电到；与此同时，迅速衰减到零

6、值，形成一个正尖时，。脉冲。即3.RC微分电路的零输入响应当输入矩形脉冲电压为时，零输入响应为则同理，在时，由于，电容C电压通过电阻R迅速放电到零值，形成负尖脉冲。5.4.2RC积分电路若有则可见，式中的输出电压与输入电压近似成积分关系，因此图称为积分电路。1.RC积分电路的时间常数2.RC积分电路的零状态响应3.RC积分电路的零输入响应小结本章主要是应用三要素法分析一阶电路的过渡过程。一、三要素法三要素初始值、时间常数、换路后的稳态值称为一阶电路的三要素。二、一阶电路响应1.零输入响应当换路后，一阶电路中的外加激励源

7、为零时的响应，称为零输入响应。其解为2.零状态响应当换路后，电路的初始状态值为零，电路由外加激励源产生的响应称为零状态响应。其解为3.全响应全响应=零输入响应+零状态响应