电工学(少学时)唐介 第2章 电路的瞬态分析ppt课件.ppt

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1、第2章电路的瞬态分析2.1瞬态分析的基本概念2.2储能元件2.3换路定律2.5RL电路的瞬态分析2.4RC电路的瞬态分析2.6一阶电路瞬态分析的三要素法教学要求：1．了解瞬态的基本概念。2．理解储能元件的电压电流的关系。3．掌握换路定律。理解电路的瞬态和稳态以及时间常数的物理意义。4．了解用经典法分析RC电路和RL电路的响应。5．掌握一阶电路瞬态分析的三要素法。重点：过渡过程的时间常数，利用三要素法对一阶电路进行瞬态分析。难点：换路定律旧稳态新稳态过渡过程:CKRU+_2.1瞬态分析的基本概念开关K闭合RU+_一、稳态和瞬态换路：引起工作状态改变的

2、因素稳态：电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作状态一定，电压和电流不会改变。即电路具有稳定的电流和电压值。电路处于旧稳态电路处于新稳态瞬态：过渡过程所处的状态换路后，u、i都处于暂时的不稳定状态，所以电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程又称为电路的瞬态过程。开关由断开到闭合后电容两端电压的变化波形过渡过程新稳态tU旧稳态产生过渡过程的原因：物体所具有的能量不能跃变而造成1.电路内部含有储能元件L、C--内因能量的储存和释放都需要一定的时间来完成2.电路结构、状态发生变化--外因电源的接通与断开、支路接入或断开、参数变化换路研究过渡过程的意义

3、过渡过程是一种自然现象，过渡过程的存在有利有弊。有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形；不利的方面，如在瞬态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。——零状态响应+零输入响应（在线性电路中）二、激励和响应激励：电路从电源或信号源输入的信号，又称输入响应：在激励或内部储能作用下产生的电压和电流，又称输出1、零状态响应（外部激励引起）——只由电源激励作用产生的响应2、零输入响应（内部储能引起）——只由储能元件作用产生的响应3、全响应（内部激励+外部激励引起）单位阶跃函数tu(t)01根据激励信号波形的不同零状态和全响应

4、分：阶跃响应：正弦响应脉冲响应在直流电源作用下的响应2.2储能元件一、电容：是一种储存电场能量的理想元件。--库伦（C)--伏特（V)法拉（F)--电容的单位++––1、电容上电压与电流的关系若电压uc与电流ic取关联参考方向所以在直流电路中电容相当于开路当电压变化时，电容电流才有值故电容具有隔直流、通交流的作用当电容电压uc与电流ic取非关联参考方向时(电容充电)说明C从外部输入电功率电能电场能说明C向外部输出电功率电场能电能2、瞬时功率关联参考方向下，电容吸收的瞬时功率所以电容是一种储能元件，能量的转换是可逆的，它不消耗能量。3、电容器中储

5、存的电场能则C储存的电场能为：不能突变不能突变当t=0ξ时,u由0U,则输入电能单位：焦[耳](J)也可解释为所以电容电压u不能发生突变,否则外部需要向C供给无穷大功率。电容串联电容并联4、电容的串并联二、电感：是一种储存磁场能量的元件。若线圈的匝数为N，且通过每匝的磁通量均为Ф，则通过线圈的磁链ψ=ФN与电流的比值为电感。亨利（H）----韦伯(Wb)--安培（A)L1、电感上电压与电流的关系磁链的变化，在电感线圈的两端会产生感应电压。当线圈两端的电压u与电流i取关联参考方向时，根据法拉第电磁感应定律和楞次定律所以在直流电路中，电感元件相当于

6、短路当电流变化比较剧烈时，电感两端会出现高电压故电感具有通直流、阻交流的作用L2、瞬时功率关联参考方向下，电感吸收的功率说明L从外部输入电功率电能磁场能说明L向外部输出电功率磁场能电能3、电感中储存的磁场能不能突变不能突变则L储存的磁场能为：当t=0ξ时,i由0I,则输入电能单位：焦[耳](J)也可解释为所以电感电流i不能发生突变,否则外部需要向L供给无穷大功率。L2L1L2L1电感串联：电感并联：4、电感的串并联小结储能元件换路定律:在换路瞬间，电容上的电压电感中的电流不能突变。0-0+0tf(t)设：t=0时换路---换路前瞬间---换

7、路后瞬间则：2.3换路定律换路: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…………..u(∞)i(∞)提醒：在直流稳态电路中电容相当于开路，电感相当于短路。在计算t=0_与t=∞时刻的值时，运用分析直流稳态电路的方法。注意：换路瞬间，uC、iL不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定。换路后经一段时间电路达到新的稳态值初始值的确定初始值：电路中各u、i在t=0+时的数值，即换路后初始时刻对应的数值。用u(0+)、i(0+)表示。初始值求解要点：(2)其它电量初始值的求法(1)uC(0+)、iL(0+)的求法1)先由t=0

8、-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