《电路的过渡过程》PPT课件.ppt

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1、电工电子技术基础第2章电路的过渡过程武汉职业技术学院机械工程系2009年9月1目录2.1过渡过程和换路定律2.2RC串联电路的过渡过程2.3RL串联电路的过渡过程2.4一阶电路的全响应22.1.1过渡过程（1）实验图如下（1）换路前稳态：(2)换路开始瞬态：（3）换路稳态：其值恒定，灯亮度不变。其值小变大，灯暗变亮。其值大变小，灯亮变暗其值恒定，灯亮度不变。其值最大，灯最亮。其值为零，灯不亮。注意：换路前：指开关没有动作换路：指开关动作3（2）几个名词直流稳态时：（a)稳态：电流、电压不随时间变化。(b)瞬

2、态：亦称“暂态”或“过渡过程”.电流、电压随时间变化。(c)过渡过程：电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程。（d)换路：指开关的通、断；信号源的突然改变；电路参数的改变。(e)发生过渡过程的条件：内因：有储能元件外因：有换路过程电感相当于短路电容相当于开路{{41、电容元件的伏安关系：储能：2、电感元件的伏安关系：储能：3、换路定律一般把换路发生的时间作为计算时间的起点记为t=0，则换路前一瞬间记为t=0-，换路后一瞬间记为t=0+。换路是在瞬间完成的，于是换路定律的数学表达式：P31(2.1)P3

3、1(2.2)电容中的电压在换路的瞬时不能突变，否则电流无穷大；电感中的电流不能突变，否则电压无穷大。这在实际电路中是不可能发生的事情。54、初始值｛｝的求法（1）把电路置于换路前求出，只能求出稳态时：视电容开路；电感短路。求出（2）利用换路定律求出：（3）进一步求出其他初始值（a）把电路置于换路后（b）利用KCL、KVL、VAR求出用电流源代替用电压源代替6例2.1如图2.2所示电路，已知Us=12V,R1=4KΩR2=8KΩ，C=1μF。求当开关S闭合后t=0+时各支路电流及电容电压的初始值。解：1、求出

4、2、求出同理:7例2.2如图(a)所示，Us=9V，R1=3Ω，R2=6Ω,t=0时，开关由1扳向2，在t＜0时电路处于稳定，求初始值1、利用（b）图求出2、利用（C）图求出解：8在t=0时，开关S由位置1扳向位置2，得到零输入电路。零输入电路中的电流、电压称零输入响应。零输入响应：输入为零，状态不为零（有储能）即时的响应。91、零输入响应（a）列出电路的性能方程（伏安关系）（b）解上述方程组得到关于的一阶常系数微分方程。其通解：10（C)确定常数A、P。将通解代入方程有：于是有：式中，常数A由初始条件确定

5、，在t＝0时，开关置于2的位置。有：代入上式：有：得响应：P33(2.3)P3(2.4)P33(2.5)P33(2.6)112、时间常数式中RC称为时间常数，用τ来表示。τ是反应一阶电路过渡过程特性的一个量，由电路参数R、C的大小确定，单位为秒。P33表2.13、响应的曲线注意：1、越大，过渡过程越慢12例2.3图中,开关S打开前电路已达稳定，已知解：开关S打开前电路已达稳定，电容器C可视为开路，故可求得：由换路定律得：13如上图所示，开关S闭合前，电容器没有充电，称电路处于零状态，uC（0-）=0。在零状

6、态下，开关S闭合后直流电源Us经电阻R对电容C充电，电路中产生的uR、i及uC称为零状态响应。零状态响应：状态为零(没有储能)，输入不为零时的电流、电压。141、零状态响应（a）列出电路的性能方程（伏安关系）（b）解上述方程组得到关于　　的一阶常系数非齐次微分方程。该微分方程的解为为特解为通解因此有P35(2.7)(稳态值）15（C)确定常数A(式中的常数A由初始条件确定)因为：所以：得所以响应响应随时间的变化曲线P35(2.8)P35(2.9)162.3.1RL电路的零输入响应RL电路的零输入响应的分析与

7、RC电路相同。1、零输入响应（a）初始值(b)列写电路的性能方程（伏安关系）（c）解上述方程组得到关于的一阶常系数齐次微分方程。此方程的通解为17（d)确定常数A、P。将通解代入方程有：于是有：式中，常数A由初始条件确定，在t＝0时，开关置于2的位置。有：定义时间常数则响应响应曲线P36(2.12)P36(2.11)P36(2.10)18例2.4如图所示，已知Us=100V，R0=30Ω，R=20Ω，L=5H，求t=0时,断开开关后的iL和uL。解：开关断开前电感中的电流换路后的时间常数将I0和τ代入公式得

8、:19例2.5电路如图所示，电感线圈两端并联一量程为50V的电压表，内阻RV为20kΩ，已知电源电压Us=36V，R=10Ω，开半S打开前电路已处于稳态，求开关断开瞬间电压表两端所承受的压。依（a）图求电压表两端承受的电压高压将使电压表损坏。为防止电压表损坏，常在电感线圈两端并联一个二极管，这个二极管又称续流二极管。(如图b)201、零状态响应(a)列写电路的性能方程（伏安关系）（b）解上述方程组得到关于的一阶常