第3章：电路的瞬态过程ppt课件.ppt

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1、电路与电子技术(电工学I)第3章电路的瞬态过程教学目标《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章电路的过渡过程1．理解电路的暂态和稳态零输入响应、零状态、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。《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章电路的过渡过程概述第一节RC电路的过渡过程第二节一阶电路的三要素法第三节RL电路的过渡过程第四节微分电路与积分电路第五节本章目录一、电路的稳态和暂态《电路与电子技术

2、(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述所谓稳定状态，是指电路中电流和电压等物理量在给定激励的条件下已达到某一稳定值。稳定状态简称稳态。稳定状态当电路的结构发生变化(例如电路的接通、断开、短路等)，以及电路的参数或电源突然改变时，电路的工作状态将发生变化，其中，电压、电流等物理量将从原来的稳定值变化到新的稳定值。电路从一个稳定状态转变到另一个稳定状态需要经历的一个中间过程。暂态过程3.1概述二、暂态过程产生的原因《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一

3、五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述把由电路的结构(例如电路的接通、断开、短路等)、参数和电源变化所引起的电路状态的变化统称为换路。外在原因：换路储能元件（电感元件和电容元件）的能量不能突变，这是产生过渡过程的根本原因。内在原因：电路中存在储能元件直流电路、交流电路都存在过渡过程,我们讨论的是直流电路的过渡过程。二、暂态过程产生的原因《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述能量的积累或衰减都需要一定的时间，否则

4、将意味着无穷大功率的存在，即。这与实际情况不符。通常，功率是有限的，能量只能作连续变化。电路中电感元件储存的磁场能量为，电容元件储存的电场能量为，基于同样的能量不能突变的道理，故电感元件中的电流和电容元件两端的电压也都是不能发生突变的,它们都是时间的连续函数。三、换路定律与环路初始值的确定《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述设t=0为换路时刻，t=0_表示换路前的终了时刻，t=0+表示换路后的初始时刻。那么，从t=0_到t=0+，即换路前后

5、瞬间，电感元件中的电流和电容元件两端的电压不能突变，这一规律就称为换路定律。换路定律仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uc、iL的初始值。电感元件中的电流和电容元件两端的电压称为状态量，电路中其他的电压和电流为非状态量。换路定律电容电路：电感电路：三、换路定律与环路初始值的确定《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述稳态电路中L,C的等效处理当iL为一个常数时，uL＝0，相当于电感做短路处理，等效为一根导线。当uC为一个常数时，iC＝0，相当于电容

6、做开路处理。三、换路定律与环路初始值的确定《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述电路中L,C的等效处理L恒流源如电流为0，则将恒流源断开处理C恒压源如电压为0，则将恒压源短路处理L短路C开路L短路C开路演示1演示2《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述电路中L,C的等效处理L短路C开路L短路C开路返回(a)L电感(b)C电容《电路与电子技术

7、(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述电路中L,C的等效处理L恒流源如电流为0，则将恒流源断开处理C恒压源如电压为0，则将恒压源短路处理iL(0_)iL(0+)(a)电感的等效变换iL(0+)=0A时《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述电路中L,C的等效处理L恒流源如电流为0，则将恒流源断开处理C恒压源如电压为0，则将恒压源短路处理返回＋－uC(0+)＋－uC(

8、0_)(b)电容的等效变换uC(0+)=0V时《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录第3章电路的过渡过程——概述应用举例1.t=0—等效电路+–R2R1SU+-+-[例1]如图所示，电路原先处于稳定状态，在t=0时，开关S闭合，求电路中标注的电压、电流的初始值和稳态