电工技术应用 教学课件 作者 叶水春 项目4(张小梅).ppt

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1、项目四观测电路的动态过程任务一观测电容电路的动态过程任务二观测电感电路的动态过程任务一观测电容电路的动态过程电容电路换路有关概念、定律电容电路瞬态过程的初始值一阶电路的三要素法举例分析一.任务分析E暂态t稳态稳态暂态（过渡）过程:旧稳态新稳态uC=0uC=EuCCC过渡过程:当动态电路状态发生改变时需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。由于过渡过程经历的时间短，所以又称为暂态过程或暂态。稳态：电路中的电流，电压稳定不变或者是时间上的周期函数，称为电路处于稳态。研究过渡过程的意义：过渡过

2、程是一种自然现象，对它的研究很重要。过渡过程的存在有利有弊。有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形；不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。说明：电流i随电压u比例变化,合S后：电阻电路不存在暂态过程合S前：例1：tuROuR+-S+-URi=0；uR=0；uR=U；(R不储能，R耗能)。U二.相关知识暂态产生的原因合S后：uC由零逐渐增加到U电容电路存在暂态过程合S前:U暂态稳态ot例2：uC+-CU+-SR稳态Et电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：

3、电容电路储能元件因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。EKR+_CuC暂态产生的原因内因：电路中存在储能元件C电容上的能量不能跃变，所以，在含有电容的电路中，从一种稳态到另一种稳态，要有一个过渡过程。外因：换路换路是指电路的结构或参数发生变化。如开关的通断、短路、信号突然接入、电源电路参数的改变等。换路时电路的状态会发生改变。二.相关知识换路定理认为换路在t=0时刻进行0－换路前一瞬间0＋换路后一瞬间(1)t=0＋与t=0－的概念(2)有关电容的换路定理即:uC(0+)＝uc(0－)（2）换路定

4、律反映了电容上能量不能跃变。∵C储能：不能突变Cu换路瞬间，若电容电流保持为有限值，则电容电压（电荷）换路前后保持不变。（1）电容电流为有限值是换路定律成立的条件。注意不可能！一般电路所以电容电压不能突变若uC发生突变，则三.任务实施图4-2测试电路电容器充放电的测试-----电容器充放电过程的观察，时间常数的测试。（1）测试电路如图所示。电路参数选择参考：直流电源电压为12V，其中1k、100k、200k、300k的电阻各一只，4700F/25V、1000F/25V、2000F/25V、3000F/2

5、5V的电解电容各一只。③灵敏检流计中的电流由大到小变化，最后近似为零，即Is≈0。电压表中的电压由小到大变化，最后近似为电源电压，即UC≈Us，充电结束。将观察的结果填入后续表中。④电容C保持不变，改变电阻R的值（即增大或减小电阻R），观察灯泡亮度的变化，记下灯泡点亮的时间。⑤电阻R保持不变，改变电容C的值（即增大或减小电容C），观察灯泡亮度的变化，记下灯泡点亮的时间。⑥当开关S在1稳定后再转到2时，电容器C的初始电压经R放电。⑦观察灵敏电流计中电流及电容器两端电压表中电压的变化。⑧增大或减小电阻R和电容C，重复上述步骤

6、。⑨将观察的结果分别填入表(a)和表(b)中。注：灯泡亮度时间用最长、最短或介于两者之间表示（2）测试程序①按图连接电路，电路中串联一个灵敏电流计G或一个小灯泡，电阻为1k，电解电容4700F/25V。②在t0时，开关由2转到1，观察灵敏电流计中电流及电容器两端电压表中电压的变化。测试数据观察内容电容器的充电过程电容器的放电过程t=0+t=t=0+t=灵敏电流计指针有无偏转指针的偏转方向最后指针的位置电压表电源两端的电压电容器两端的电压灯泡亮度表(a)电容器的充放电过程测试结果表(b)时间常数测试结果项目数值灯

7、泡亮度时间时间常数电容不变，改变电阻，C=1000μFR1=100kR2=200kR3300k电阻不变，改变电容，R100kC14700μFC21000μFC32000μF⑩根据测量结果进行分析：电容器充电过程中增大电阻，灯泡从亮到暗的时间（变长/缩短）；电容器放电过程中增大电容，灯泡从亮到暗的时间（变长/缩短）；电路中开关从2打向1之前，电容器两端电压为（零/电源电压）。电路中开关从2打向1时，电容器两端电压为（零/电源电压）；电路中开关从2打向1后，电容器两端电压为（零/电源电压）；电容器在充电过程

8、中，电路中电流是从（大/小）变到（大/小）。四.知识拓展初始值的确定求初始值的步骤:2.由换路定律得uC(0＋)。注:uC(0＋)=uC(0－)3.画0＋等效电路。4.由0＋电路求所需各变量的0＋值。--------在换路后的电路的基础上,电容用电压源替代。注:电压源电压取0＋时刻电容的电压值，方向与原假定的电容电压