2.1-2.3电路暂态的概念及换路定则

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1、第二章电路的暂态分析第二章电路的暂态分析(电路的过渡过程)§2.1基本概念及换路定则§2.2RC电路的暂态分析§2.3一阶线性电路过度过程的分析§2.4RC暂态电路的应用§2.5RL电路的暂态分析§2.6LC振荡电路*§2.1基本概念及换路定则2.1.1电路的稳态与暂态2.1.2储能元件2.1.3产生暂态过程的原因2.1.4换路定则tE稳态暂态旧稳态新稳态过渡过程(暂态过程):C电路处于旧稳态KRE+_开关K闭合后2.1.1电路的稳态与暂态电路处于新稳态RE+_“稳态”与“暂态”的概念:2.1.2储能元件电容元件电感元件一、电容元件

2、1.电容元件的基本性质（单位：F,F,pF）电容符号有极性电容无极性电容+_+对某一个电容器而言，极板间存储的电荷量与电压的比值是一个常数，定义为电容器的电容量C++++----+q-qui接电源正极接电源负极库仑伏特法拉电容器•电容上电流、电压的关系uiC称电压变化率。电容器中的电流与电容两端电压变化率成正比。当(直流)时,所以,在直流电路中电容相当于断路.•电容器的储能电容器是一种储能元件,设C两端初始电压u=0，若在（0～t）时间内，C两端电压上升到U，则电容器吸收（储存）的电能为：电能转换成电场能，（见下页）uiC公式定积分

3、则无常数C若在（0～t）时间内，C两端电压由U下降到0，则电容器释放的电能为：电容器是一个储能元件，存储的能量为因能量的存储需要时间，所以电容器两端的电压不能突变。2.电容器的串、并联（1）电容器的串联左图：右图：2.电容器的并联二、电感元件（1）电磁感应现象当穿过线圈的磁通量（Φ，单位为Wb）发生变化时，在线圈闭合回路中就会产生感应电动势与感应电流。这就是电磁感应现象。（2）感应电动势的大小与方向法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过该电路磁通量的变化率成正比。楞次定律：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍感应

4、电流磁通量的变化。习惯上规定感应电动势的参考方向与磁通的参考方向之间符合右手螺旋定则，在此规定下，单匝线圈的磁通量发生变化时，感应电动势的表达式为：单匝线圈中磁通量变化率当增大时，，e为负值。说明e的实际当减小时，e为正值。方向与参考方向相反。说明e的实际方向与参考方向一致。N匝线圈的感应电动势：（3）电感磁链与磁通量通常是由通过线圈的电流i产生的。当线圈中无铁磁材料时，磁链Ψ与电流i成正比，其比例系数为常数，定义为线圈的电感。（与电容对照：q与u成正比）磁链当u变化→i变化→Φ变化→（自感电动势）参考方向选择：u与i一致（指外电路）

5、，i与自身产生的Φ符合右手螺旋定则，与Φ也符合右手螺旋定则。因此与i的参考方向一致。理想电感符号（4）电感中电流电压的关系电源电压因为所以电流变化率＞0，为负，即实际方向与参考方向相反；＜0，为正，即实际方向与参考方向相同。对于图b，由KVL所以当(直流)时,所以,在直流电路中电感相当于短路.•电感的功率存储储能理想电感元件的瞬时功率为：上式表明，当i增大时，，p＞0，电感吸收功率，把电能转变为磁场能；当i减小时，，p＜0，电感释放功率，把磁场能转变为电能。设电感中初始电流i=0，若在（0～t）时间内，电流增大到I，则电感吸收的电能为

6、：若在（0～t）时间内，L中电流由I减小到0，则电感释放的电能为：小结元件的特性（u与i的关系）LCUR1R2LCR1UR2U为直流电压时,以上电路等效为注意L、C在不同电路中的作用2.1.3产生暂态过程的原因产生过渡过程的电路及原因?无过渡过程I电阻电路t=0ER+_IK电阻是耗能元件，其上电流随电压按比例变化，不存在过渡过程。Et电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：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+_CuCt储能元件电感电路电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量

7、，其大小为：因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。KRE+_t=0iL结论（1）电容两端的电压不能突变；（2）电感中的电流不能突变。自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或释放需要一定的时间。所以*电感L储存的磁场能量不能突变不能突变不能突变不能突变电容C存储的电场能量直流电路、交流电路都存在过渡过程。我们主要介绍直流电路的过渡过程。研究过渡过程的意义：过渡过程是一种自然现象，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

8、现过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。说明：2.1.4换路定则换路:电路状态的改变。如：1.电路接通、断开电源2.电路中电源的升高或降低3.电路中元件参数的改变…………..换路定则:在换路瞬间（t=0），电容上