电路与电子技术 教学课件 作者董毅1电路分析部分第05章 电路的暂态分析.ppt

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1、第5章电路的暂态分析§1换路定律...................................03§2RC电路的暂态分析..................10§3三要素法....................................23§4微分电路与积分电路.................26§5RL电路的暂态分析...................291第5章电路的暂态分析暂态分析的内容稳定状态:电路中的电压、电流数值均已为稳定值，不再发生变化。暂态过程:电路从一种稳态变化到另一种稳态的中间

2、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。影响暂态过程快慢的因素暂态过程对电路的影响研究暂态过程的实际意义2第5章电路的暂态分析§1换路定律换路：开关动作造成电路状态或参数的改变。如：1、电路的接通、断开；2、电源输出参数或电路中的元件参数的改变等。3第5章电路的暂态分析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

3、压、电感中的电流不能突变。4第5章电路的暂态分析换路定律：电容元件两端的电压和电感元件流过的电流在换路发生瞬间不能突变。则换路定律的数学式为：uC(0+)=uC(0-)iL(0+)=iL(0-)等效电路：储能元件有储能时，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。5第5章电路的暂态分析[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

4、已经处于稳态，ic=0，电容可视为开路，则由换路定律可得：6第5章电路的暂态分析[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+)=6V代替。可得（b）7第5章电路的暂态分析[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=

5、0，电感可视为短路，则由换路定律可得：（a）8第5章电路的暂态分析[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。t=0+时刻的电路如图（b）所示，电感可以用电流源uL(0+)=1.5mA来代替。可得（b）9第5章电路的暂态分析§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

6、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10第5章电路的暂态分析一、RC电路的零输入响应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11第5章电路的暂态分析该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12第5章电路的暂态分析电路的零输入响应曲线当时，电容电压达到稳态值“零”。实际工程中，一般认为经过后电

7、路的过渡过程就结束。时间常数为电路响应衰减到初始值的36.8%或1/e时所需要的时间。时间常数决定了过渡过程的快慢，也就是电容电压衰减的快慢。13第5章电路的暂态分析[例]确定图示电路的零输入响应，电路开关已经处在位置1很长时间，在t=0时刻开关瞬间移到位置2，求t≥0时的uc(t)；t≥0+时的uR2(t)；t≥0+时的iR3(t)；消耗在电阻R3中的总能量。其中，，，，，。14第5章电路的暂态分析解：由于开关已经在位置1长时间放置，电容将充电到110V。虚线右边的电阻网络可以等效为电阻，t≥0时电路的时间常数在t

8、≥0在t≥0时，虚线右边形成一个分压器，电阻R2两端电压流经电阻R3的电流消耗在电阻中的总能量15第5章电路的暂态分析二、RC电路的零状态响应RC电路的零状态响应：所谓零状态是指换路前储能元件未储有能量。在零状态下由电源激励所产生的电路响应，称为零状态响应。实际上就是分析电路的充电过程16第5章电路的暂态分析如图RC电路，在t=0时刻开关闭合前