第七章 一阶电路和二阶电路的时域分析ppt课件.ppt

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1、第七章一阶电路和二阶电路的时域分析§7-1动态电路的方程及其初始条件§7-2一阶电路的零输入响应§7-3一阶电路的零状态响应§7-4一阶电路的全响应；§7-5二阶电路的零输入响应；§7-6二阶电路的零状态响应和全响应；§7-7一阶电路和二阶电路的阶跃响应§7-8一阶电路和二阶电路的冲激响应*§7-9卷积积分；*§7-10状态方程；*§7-11动态电路时域分析中的几个问题含有电容和电感这样的动态元件的电路称动态电路。特点：1.动态电路§7.1动态电路的方程及其初始条件当动态电路状态发生改变时（换路）需要经历一个变化过程才

2、能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。例+-usR1R2（t=0）i0ti过渡期为零电阻电路K未动作前，电路处于稳定状态i=0,uC=0i=0,uC=UsK+–uCUsRCi(t=0)K接通电源后很长时间，电容充电完毕，电路达到新的稳定状态+–uCUsRCi(t→)初始状态过渡状态新稳态t1USuct0?i有一过渡期电容电路K未动作前，电路处于稳定状态i=0,uL=0uL=0,i=Us/RK接通电源后很长时间，电路达到新的稳定状态，电感视为短路初始状态过渡状态新稳态t1US/Rit0?UL有一过渡期K+

3、–uLUsRLi(t=0)+–uLUsRLi(t→)电感电路过渡过程产生的原因电路内部含有储能元件L、C，电路在换路时能量发生变化，而能量的储存和释放都需要一定的时间来完成。电路结构、状态发生变化换路支路接入或断开电路参数变化2.动态电路的方程+–uCUsRCi(t>0)应用KVL和元件的VCR得：+–uLUsRLi(t>0)有源电阻电路一个动态元件一阶电路+–uLUSRLi(t>0)CuC＋－＋－二阶电路一阶电路描述电路的方程是一阶微分方程。一阶电路中只有一个动态元件。稳态分析和动态分析的区别稳态动态换路发生很长时

4、间后状态微分方程的特解恒定或周期性激励换路发生后的整个过程微分方程的一般解任意激励（1）描述动态电路的电路方程为微分方程；结论：（2）动态电路方程的阶数等于电路中动态元件的个数；动态电路的分析方法建立微分方程：本章采用经典法：根据KCL、KVL和支路的VCR建立描述电路的方程，建立的方程是以时间为自变量的线性常微分方程，然后解常微分方程，从而得到电路所求变量（电压或电流）。经典法是一种在时间域中进行的分析方法。(1)t=0＋与t=0－的概念认为换路在t=0时刻进行0－换路前一瞬间0＋换路后一瞬间3.电路的初始条件初始条

5、件为t=0＋时u，i及其各阶导数的值0－0＋0tf(t)图示为电容放电电路，电容原先带有电压Uo,求开关闭合后电容电压随时间的变化。例R－+CiuC(t=0)解特征根方程：得通解：代入初始条件得：说明在动态电路的分析中，初始条件是得到确定解答的必需条件。t=0+时刻当i()为有限值时iucC+-q(0+)=q(0－)uC(0+)=uC(0－)换路瞬间，若电容电流保持为有限值，则电容电压（电荷）换路前后保持不变。(2)电容的初始条件0q=CuC电荷守恒结论当u为有限值时L(0＋)=L(0－)iL(0＋)=iL(0－

6、)iuL+-L(3)电感的初始条件t=0+时刻0磁链守恒换路瞬间，若电感电压保持为有限值，则电感电流（磁链）换路前后保持不变。结论L(0+)=L(0－)iL(0+)=iL(0－)qc(0+)=qc(0－)uC(0+)=uC(0－)（4）换路定律（1）电容电流和电感电压为有限值是换路定律成立的条件注意:换路瞬间，若电感电压保持为有限值，则电感电流（磁链）换路前后保持不变。换路瞬间，若电容电流保持为有限值，则电容电压（电荷）换路前后保持不变。（2）换路定律反映了能量不能跃变。5.电路初始值的确定(2)由换路定律uC(0

7、+)=uC(0－)=8V+-10ViiC+8V-10k0+等效电路(1)由0－电路求uC(0－)或iL(0－)+-10V+uC-10k40kuC(0－)=8V(3)由0+等效电路求iC(0+)iC(0-)=0iC(0+)例1求iC(0+)+-10ViiC+uC-k10k40k电容开路电容用电压源替代iL(0+)=iL(0－)=2A例2t=0时闭合开关k,求uL(0+)iL+uL-L10VK14+uL-10V140+电路2A先求由换路定律:电感用电流源替代10V14解电感短路求初始值的步骤:1.由换路前电路

8、（一般为稳定状态）求uC(0－)和iL(0－)；2.由换路定律得uC(0+)和iL(0+)。3.画0+等效电路。4.由0+电路求所需各变量的0+值。b.电容（电感）用电压源（电流源）替代。a.换路后的电路（取0+时刻值，方向同原假定的电容电压、电感电流方向）。iL(0+)=iL(0－)=ISuC(0+)=uC(0－)=RISuL(