电工基础 第2版 教学课件 作者 王兆奇 第八章　电路的暂态分析.ppt

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1、电工基础第2版主编第八章　电路的暂态分析第一节　电路的过渡过程第二节　电压和电流初始值的计算第三节　零输入响应第四节　零状态响应第五节　全响应及其分解第六节　一阶线性电路暂态分析的三要素法第一节　电路的过渡过程一、过渡过程在一定的条件下，事物的运动会处于一定的稳定状态。图　8-1二、研究过渡过程的一般方法研究过渡过程的方法有很多，本书只介绍经典的时域分析法，其主要步骤是：第一节　电路的过渡过程1)根据电路的两类约束，对换路后的电路列写出以所求响应为变量的微分方程。2)确定出所求响应在换路后的初始值。3)根据初始值确定出积分常数，从而得到电

2、路所求响应的时间函数。练习与思考第二节　电压和电流初始值的计算一、换路定律含有储能元件的电路在换路后，一般都要经历一段过渡过程，这是什么原因呢?图　8-2二、确定初始值的方法和步骤根据换路定律确定电路初始值的步骤是：第二节　电压和电流初始值的计算1)作出t＝０－时的等效电路，求uＣ(０－)和iＬ(０－)。2)根据换路定律确定uＣ(０＋)和iＬ(０＋)的值。3)电路中其它元件的电压、电流及电容电流与电感电压等初始值，可用如下方法求得：把电容用电压源代替，其电压为uＣ(０＋)；把电感用电流源代替，其电流为iＬ(０＋)，然后画出t＝０＋时刻的等

3、效电路，再用直流电路的分析方法计算各个量的初始值。图　8-3第二节　电压和电流初始值的计算例8-1　如图8-3所示电路原已稳定。求开关刚闭合时各电压、电流的初始值。已知ＵＳ＝１２Ｖ，Ｒ＝１００Ω，r＝１０Ω。设电容、电感初始储能均为零。解　(１)如图8-4a所示，t＝０－时，开关未闭合，原电路已稳定且储能元件的初始储能为零，故uＣ(０－)＝０，iＬ(０－)＝０。(2)如图8-4b所示，t＝０＋时，开关已闭合，根据换路定律图　8-4第二节　电压和电流初始值的计算(3)其它各电压、电流的初始值可根据t＝０＋时的等效电路求得。图　8-5例8-2

4、　电路如图8-5所示，开关S闭合前电路已稳定，第二节　电压和电流初始值的计算已知ＵＳ＝１０Ｖ，Ｒ１＝３０Ω，３＝４０Ω。t＝０时开关S闭合，试求uＬ(０＋)及iＣ(０＋)。解　(１)　首先求uＣ(０－)和iＬ(０－)(2)根据换路定律，有(3)将电感用0.2Ａ电流源替代，电容用4V电压源替代，可得t＝０＋时刻的等效电路，如图8-6b所示。图　8-6a)t=　b)t=第二节　电压和电流初始值的计算例8-3　如图8-7a所示电路中，电路已稳定，ＵＳ＝１００Ｖ，Ｒ＝２０Ω,电压表内阻开瞬间电压表两端电压。解　(１)t＝０－时，由于电路原已稳

5、定，电感相当于短路(2)t＝０＋时，开关断开，根据换路定理有(3)在t＝０＋瞬间，电压表两端电压图　8-7第二节　电压和电流初始值的计算1)换路定律仅指出uＣ和iＬ不能跃变，但电容电流、电感电压及电阻电压与电流都有可能发生跃变。2)电路初始值应根据t＝０＋时的等效电路进行计算，但在求uＣ(０＋)和iＬ(０＋)时，需先求出uＣ(０－)和iＬ(０－)的值。3)t＝０＋时的等效电路只在换路后一瞬间有效。练习与思考图　8-8第二节　电压和电流初始值的计算图　8-9第三节　零输入响应一、ＲＣ电路的零输入响应1.ＲＣ电路的放电过程图　8-10第三节　

6、零输入响应图　8-112.时间常数第三节　零输入响应表　8-1第三节　零输入响应图　8-123.能量关系第三节　零输入响应图　8-13例８－４　在图8-13中，开关S长期合在位置1上，第三节　零输入响应如在t＝０时把它合到位置2，试求电容上电压uＣ及放电电流i。已知Ｒ１＝１kΩ，Ｒ２＝2kΩ，Ｃ＝１μＦ，ＵＳ＝６Ｖ。解　在t＝０－时，uＣ(０－)＝６Ｖ例8-5　电路如图8-14所示，开关S闭合前电路已处于稳态。在t＝０时将开关闭合，试求t≥０时的电压uＣ和电流iＣ、i１及i２。图　8-14第三节　零输入响应解　电容电压的初始值是图　8-1

7、5第三节　零输入响应二、ＲＬ电路的零输入响应ＲＬ电路的零输入响应与ＲＣ电路的零输入响应类似。图　8-16第三节　零输入响应图　8-17例8-6　图8-17所示为某电机励磁电路，ＲＬ为励磁绕组，第三节　零输入响应Ｒ＝４０Ω，Ｌ＝1.5H。电源电压ＵＳ＝１２０Ｖ，电压表内阻ＲＶ＝１０kΩ，ＶＤ为理想二极管。求：(1)开关S断开后的绕组电流iＬ、电压表电压uＶ及其最大值ＵV；接VD时重求以上各量。解　(1)换路前，理想二极管VD反偏，故不导通；直流稳态下，电感相当于短路。(2)不接VD时，换路前iＬ(０－)同(1)；换路后iＬ以电压表为回路流通

8、，时间常数为练习与思考(1)如果τ１＞τ２，那么它们的电压衰减到同一个电压值所需的时间必然是t１＞t２，与初始电压的大第三节　零输入响应图　8-18(2)如果τ１＞τ２，第三节　零输入响应那么