电路分析基础 教学课件 作者 王丽娟 3-3-14.ppt

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1、引言一阶电路的零输入响应一阶电路的零状态响应一阶电路的全响应全响应的分解动态电路的响应（一）引言在动态电路中，响应除了由激励产生外，还可由电路中的初始储能产生。外加激励均为零时，仅由初始状态所引起的响应称为零输入响应。初始状态均为零时，仅由施加于电路的激励所引起的响应称为零状态响应。动态电路的响应NNCL+UOC_R0C+UOC_R0LR0ISCCR0LISC（一）引言一阶动态电路的基本形式动态电路的响应（二）一阶电路的零输入响应+U0_RSCRSt=012i+uC_+uR_电路在换路前已达稳态。t=0时开关由位置1投向

2、位置2，之后由uC(0+)经R引起的电路响应为RC电路的零输入响应。(1)定性分析(2)定量分析=RC，称为RC电路的时间常数1.RC电路动态电路的响应在整个放电过程中，电阻R消耗的总能量恰好等于电容C的初始储能。电容的全部储能在放电过程中被电阻耗尽。这符合能量守恒定律。电流可以跃变2340uC(t)t(s)uC(0+)iC(t)Ot(s)234（二）一阶电路的零输入响应1.RC电路动态电路的响应2.时间常数当t=时，uC衰减到初始值的36.8%。实际上，当t=4时，uC已衰减到初始值的1.8%，

3、一般认为零输入响应已基本结束。通常认为经过(4~5)时间，动态电路的过渡过程结束，从而进入稳定的工作状态。工程技术中时间常数一般不会大于毫秒(ms)级，故过渡过程常称为瞬态过程。（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应指数曲线上任意一点uC(t0)的切距长度等于。若取t=t0+，时间常数表示任意时刻衰减到原来值36.8%所需要的时间。是反映一阶动态电路本身特性的重要物理量。的大小由R与C的大小决定，R与C越大，其响应衰减得越慢。2.时间常数（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应=L/R，称为RL电路的时

4、间常数。在整个放电过程中，电阻R消耗的总能量与电感L的初始储能相等，这是符合能量守恒定律的。RSt=012iL+uL__uR+RSI0L3.RL电路（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应零输入响应的变化规律取决于电路本身的特性(电路结构、元件参数)，与外界的激励无关，属于电路的自由响应或固有响应。零输入响应均是以其初始值为起点按指数规律衰减至零。这反映了在没有电源作用下，储能元件的原始能量逐渐被电阻消耗掉的物理过程。一阶动态电路零输入响应的的一般形式均可表示为：（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应在零输入电路中，初

5、始状态可认为是电路的内激励。电路初始状态增大K倍，则由此引起的零输入响应也相应地增大K倍，这表明零输入响应与初始状态满足齐次性。对于二阶以上的电路，它有多个初始状态，零输入响应与各初始状态也满足可加性。这种初始状态和零输入响应间的线性关系称为零输入线性。（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应例1电路原已处于稳态。t＝0时将开关S打开。求t＞0时电压uR和电流i。Si1231F+15V-+uR-解：画出t=0-等效电路图如下123+15V-+uC(0-)-根据换路定律可得：uC(0+)=uC(0–)=6V＝

6、1(1+2)=3s（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应例2电路原已处于稳态。t＝0时将开关S打开。求t＞0时电压uL和电流iL。解：画出t=0-等效电路图如下根据换路定律可得：iL(0+)=iL(0–)=2A＝1/(1+2)=1/3sSiL1231H+uL-+11V-123+11V-iL(0-)（二）一阶电路的零输入响应动态电路的响应t=0+US_CRi+uR_+uC_2S1电路在换路前电容元件的原始能量为零，t=0时开关S闭合之后电容上电压、电流的变化称为RC电路的零状态响应。1.定性分析2.定量分

7、析（三）一阶电路的零状态响应1.RC电路动态电路的响应充电效率仅为50%。RC电路的零状态响应也是按指数规律变化，这个暂态过程是电容元件的充电过程。tiCuCiuCUSi(0+)00.632US（三）一阶电路的零状态响应1.RC电路动态电路的响应RSt=0iL+u_ISLiR（三）一阶电路的零状态响应2.RL电路动态电路的响应直流激励下零状态电路的过渡过程实质上是动态元件的储能由零逐渐增长到某一定值的过程。电路中表征储能状态的变量uC或iL都是从零值按指数规律逐渐增长到稳态值。一阶零状态电路的电容电压或电感电流可以分别

8、表示为：式中uC()、iL()也称为终值。（三）一阶电路的零状态响应动态电路的响应在单激励零状态电路中，当激励增大K倍，零状态响应也相应增大K倍。若电路有多个激励，则响应是每个激励分别作用时产生响应的代数和。这种关系称为零状态线性。它是线性电路中齐次性和叠加性在零状态电路中的反映。（三）一阶电路的零状态响应动态电