《阶动态电路分析》PPT课件.ppt

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1、第三章一阶动态电路分析第二节一阶电路的零输入响应第三节一阶电路的零状态响应第四节一阶电路的全响应第五节一阶线性电路动态分析的三要素法第一节动态电路的方程及初始条件教学要求：1.理解电路的动态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义。2.掌握换路定则及初始值的求法。3.掌握一阶线性动态电路分析的三要素法。本章研究的内容：直流电路动态过程中电压、电流随时间的变化规律。(2)影响动态过程快慢的电路时间常数。稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。动态过程（也称暂态过程）：电路从一种

2、稳态变化到另一种稳态的过渡过程。1.利用电路动态过程产生特定波形的电信号如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。研究动态过程的实际意义：2.控制、预防可能产生的危害动态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏。第一节动态电路的方程及初始条件产生动态过程的原因：由于电路中包含有电感L和电容C等储能元件，而储能元件所储存的能量不能跃变造成的。1.电感元件线性电感:(H、mH)线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数一、电感元件和电容元件电流通过N匝线圈产生(磁链)电流通过一匝线圈产生(磁通)u+

3、-L电感元件的符号u-+将上式两边同乘上i，并积分，则得：磁场能u与i的关系满足：∴电感i不能跃变即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。电感为储能元件，也称为动态元件。；当i不变时，不会产生感应电动势，电感元件两端电压为0。电感对于直流相当于短路。Lu-+2.电容元件uiC+_电容元件线性电容：（1）当电压u变化时，在电路中产生电流:当u不变时，流过电容元件的电流为0。电容对于直流相当于开路。（2）电容元件储能将上式

4、两边同乘上u，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电容元件是动态元件。电场能根据：若发生突变，不可能！一般电路则∴电容u不能跃变3.电阻是耗能元件，所以电阻电路不存在动态过程。产生动态过程的必要条件：(1)电路中含有储能元件；(2)电路发生换路换路:电路状态的改变。如：电路接通、切断、短路、电压改变或参数改变。二、一阶动态电路方程及其初始值的确定1.一阶动态电路的方程存在动态元件L和C的电路中，当发生

5、换路后，根据基尔霍夫定律及L、C元件的电压电流关系可以知道，列出的回路电压方程或节点电流方程，必然是以电压或电流为变量的常微分方程，称为动态方程。常以电感电流和电容电压作为动态方程的状态变量。一般情况下，当电路中只有一个动态元件,所列方程为一阶微分方程，电路也称一阶动态电路。一阶电路动态过程的分析方法常用经典法，即在时间域中求解常微分方程。2.换路定则换路定则：换路时,电容的电场能和电感的磁场能不会发生跃变，即电容电压和电感电流不会发生跃变。设：t=0—表示换路瞬间(定为计时起点)t=0-—表示换路前的最终时刻t=

6、0+—表示换路后的初始时刻（初始值）电容电路：注：换路定则仅用于换路瞬间来确定动态过程中uC、iL初始值。电感电路：换路经历的时间：t=0-—t=0+。由换路定则，在这个时间过程，电容电压和电感电流不会发生跃变。即3.初始值的确定求解要点：(2)其它电量初始值的求法。初始值：电路中各u、i在t=0+时的数值。(1)uC(0+)、iL(0+)的求法。1)先由t=0-的电路求出uC(0–)、iL(0–)；2)根据换路定则求出uC(0+)、iL(0+)。1)由t=0+的电路求其它电量的初始值；2)在t=0+时的电压方程中

7、uC=uC(0+)、t=0+时的电流方程中iL=iL(0+)。例3-1动态过程初始值的确定解：(1)由换路前电路求由已知条件知根据换路定则得：已知：换路前电路处稳态，C、L均未储能。试求：电路中各电压和电流的初始值。S(a)电路CUSR2R1t=0+-L动态过程初始值的确定例3－1,换路瞬间，电容元件可视为短路。,换路瞬间，电感元件可视为开路。iC、uL产生突变(2)由t=0+电路，求其余各电流、电压的初始值iL(0+)USiC(0+)uC(0+)uL(0+)_u2(0+)u1(0+)i1(0+)R2R1+++_

8、_+-(b)t=0+等效电路S(a)电路CUSR2R1t=0+-L例3-2解：(1)由t=0-电路求uC(0–)、iL(0–)换路前电路已处于稳态：电容元件视为开路；电感元件视为短路。由t=0-电路可求得：4R32+_RR2R1US8V++4i14iC_uC_uLiLLCt=0-等效电路换路前电路处于稳态。试求图示电路中电感的电压和电容元件的电流的初