电路的暂态分析ppt课件.ppt

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1、第3章电路的暂态分析3.2换路定则与初始值的确定3.3一阶电路的零输入响应3.4一阶电路的零状态响应3.5一阶电路的全响应与三要素法3.1电阻、电感与电容元件3.6一阶电路的脉冲响应教学要求：稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程1.理解电路的暂态和稳态、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.掌握一阶线性电路分析的三要素法电路暂态分析的内容1.利用电路暂态过程产生特定波形的电信号如锯齿

2、波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路研究暂态过程的实际意义2.控制、预防可能产生的危害暂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（1）暂态过程中电压、电流随时间变化的规律直流电路、交流电路都存在暂态过程,我们讲课的重点是直流电路的暂态过程（2）影响暂态过程快慢的电路的时间常数3.1.1电阻元件描述消耗电能的性质根据欧姆定律即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系线性电阻金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发电阻的能量Ru+

3、_3.1电阻元件、电感元件和电容元件描述线圈通过电流时产生磁场、储存磁场能量的性质1.物理意义电感:(H、mH)线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数3.1.2电感元件电流通过N匝线圈产生(磁链)电流通过一匝线圈产生(磁通)u+-线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关自感电动势2.自感电动势方向的判定（1）自感电动势的参考方向规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向相同,或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则+-eL+-L电感元件的符号S—线圈横截面积（m2）l—线圈长度（m）N

4、—线圈匝数μ—介质的磁导率（H/m）（2）自感电动势瞬时极性的判别00u+-eL+-u+-eL+-（3）电感元件储能根据KVL得两边同乘上i，并积分，则电感进行电源与线圈的能量转换：当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源吸取能量；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量磁场能环形电感空心电感工字电感色码电感各种电感元件环形电感在计算机电源中应用工字形电感在鼠标中应用信号发生器的电路结构各种电感3.

5、1.3电容元件描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质电容uiC+_电容元件电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关S—极板面积（m2）d—板间距离（m）ε—介电常数（F/m）当电压u变化时，在电路中产生电流:电容元件储能将上式两边同乘u，并积分，则得电容进行电源和电容间的能量转换：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场能根据信号发生器的电路结构各种电容计算机和笔记本电

6、源中各种电容3.2换路定则与初始值的确定1.电路中产生暂态过程的原因电流i随电压u比例变化合S后：所以电阻电路不存在暂态过程（R耗能元件）图示电路中合S前：tIO例：(a)S+-UR3R2u2+-i产生暂态过程的必要条件：∵L储能：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不能突变Cu∵C储能：产生暂态过程的原因：由于物体所具有的能量不能跃变而造成在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变若发生突变，不可能！一般电路则（1）电路中含有储能元件(内因)（2）电路发生换路(外因)不能突变i

7、L电容电路注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uC、iL初始值设：t=0—表示换路瞬间(定为计时起点)t=0-—表示换路前的终了瞬间t=0+—表示换路后的初始瞬间（初始值）2.换路定则电感电路换路定则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）根据换路定律求出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uC

8、=uC(0+)t=0+时的电流方程中iL=iL(0+)暂态过程初始值的确定例1．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)CUR2R1t=0+-L,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（2）由t=0+电路，求其余各电流、电压的初始值iL(0+)UiC(0+)uC(0+)uL(0+)_u2(0+)u1(0+)i1(0+)R2R1+++__+-(