电工学（电工技术）_电路时域分析教案.doc

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1、电工学（电工技术）电子教案第五章电路的时域分析5.1动态电路的方程及其初始条件一阶电路：用一阶微分方程描述的电路。一．换路：指电路中开关的突然接通或断开，元件参数的变化，激励形式的改变等。换路时刻（通常取＝0），换路前一瞬间：，换路后一瞬间：。二．换路定则，，，三．初始值的计算：1.求：①给定；②时，原电路为直流稳态：—断路—短路③时，电路未进入稳态：，2.画时的等效电路：，换路前后电压（流）不变的为电压（流）源—电压源—电流源，—短路—断路3.利用直流电阻电路的计算方法求初始值。•••R10ΩS(t=0)CuC+_iciR215ΩR2R11

2、0Ω_uR1+iLL_uL+10V例1：已知：时，原电路已稳定,时，打开开关S。求：时，各物理量的初始值。29精品课建设电工学（电工技术）电子教案15Ω10Ω10ΩiL(0_)10VuC(0_)+_解：1.求：时，iR2(0+)uL(0+)_+10Ω10Ω15Ω0.25A7.5V+_iC(0+)10VuR1(0+)_+2.画时的等效电路：3.时：5.2一阶电路的时域分析USRC_uR(t)+uC+_iC(t)S(t=0)4.2.1一阶电路的零输入响应零输入响应：指输入为零，初始状态不为零所引起的电路响应。零状态响应：指初始状态为零，而输入不为

3、零所产生的电路响应。完全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电路响应。一．RC放电过程已知：时，电容已充电至，时，S由a合向b。求后的。29精品课建设电工学（电工技术）电子教案S(t=0)baC_uR(t)+uC+_iC(t)•US1.定性分析：时，，，时，，；C_uR(t)+uC+_iC(t)2.定量分析：时，uC(t)uCU0-U0-U0/R•••uRiC(t)••Us-U0(Us-U0)/Rt0令，3.时间常数：R：由动态元件看进去的戴维南等效电阻29精品课建设电工学（电工技术）电子教案•t0t0+τtuC(t)U0uC(t0)uC

4、(t0+τ)=36.8%uc(t0)0衰减到36.8％所需时间τ的几何意义：由点作的切线所得的次切距。时，电路进入新的稳态,可见，时间常数反映了物理量的变化快慢，越小，物理量变化越快。•tu1u20u1,u24VLRuR(t)_+uL(t)+_iL(t)二．RL放磁过程已知时，，求时的.利用对偶关系：29精品课建设电工学（电工技术）电子教案RC串联：RL并联：综上所述，一阶电路的零输入响应变化模式相同，即故求一阶电路的零输入响应时，确定出和τ以后，就可以唯一地确定响应表达式。4.2.2一阶电路的零状态响应一．RC充电过程US+_uR(0+)_

5、+iC(0+)US+_uR(t)_+uC(t)+_iC(t)CC已知，求时的。1.定性分析：时，，；29精品课建设电工学（电工技术）电子教案iCuR0tuC,uR,iCUSUS/RuC2.定量分析：为非齐次微分方程任一特解，为对应齐次微分方程的通解，—强制响应，与输入具有相同形式，，—固有响应，与电路结构有关。63.2%(US-uC(t0))tuC(t)USuC(t0)uC(t0+τ)t0t0+τ0τUS-uC(t0)其中：为稳态响应（），为暂态响应（必将衰减为0）为时间常数29精品课建设电工学（电工技术）电子教案即充电过程中时间常数的物理意

6、义为由初始值上升了稳态值与初始值差值的63.2%处所需的时间。时，电路进入新的稳态。例：已知：时，原电路已稳定，时合上S，求时的。1VuC(t)_+1F2ΩS(t=0)+－uR(∞)_+2Ω1V1Ω解：已知1.：时，••1Ω2ΩReqt0uC,u0U0（）uC(t)1V2/3V1/3V2.求29精品课建设电工学（电工技术）电子教案二．RL充磁过程已知：。求：时的利用对偶关系US+_S(t=0)RLiLISLRiL(t)IS=US/R(G)RL充磁过程1Ω4Ω1.2Ω5Ω10H18VS(t=0)iL(t)i0(t)例：已知：时，原电路已稳定，时

7、合上S，求时的解：已知1.求时iL(∞)5A1Ω4Ω1.2Ω5Ω18V2.求5Ω1Ω4Ω1.2ΩReq=5Ω2.5A1A2A3A••••iL,i0iLt029精品课建设电工学（电工技术）电子教案5.3一阶电路的三要素法S(t=0)RCuC(t)+_US+_已知，时合上S，求时的t0US>U0USU0uC令，稳态响应暂态响应完全响应＝稳态响应＋暂态响应零输入响应零状态响应完全响应＝零输入响应＋零状态响应一阶电路的三要素法：U0>USUSU0t0UCU’S前提：①一阶电路②直流激励令：令：一阶电路三要素公式－初始值——由的等效电路中求，必须由的等

8、效电路求。29精品课建设电工学（电工技术）电子教案时：C－电压源零状态下：C－短路L－电流源L－断路－稳态值时，C－断路，L－短路－时间常数，，R－由动态元件两端看