第3章电路的暂态分析ppt课件.ppt

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1、3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.6RL电路的响应3.5微分电路与积分电路3.1电阻元件、电感元件与电容元件第3章电路的暂态分析教学内容理解电路的暂态与稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念,以及电路时间常数的物理意义;掌握换路定则及初始值的求法;掌握一阶线性电路分析的三要素法。教学要求重点换路定则、电流初值的确定,一阶线性电路暂态分析的三要素法。电流初值的确定,一阶线性电路暂态分析的三要素法。难点学时数讲课4学时,习题1学时。研究暂态过程的目的:认识和掌握这种客观存在的物理现象的规律,既要充

2、分利用暂态过程的特性,同时也必须预防它所产生的危害。1.讨论暂态过程中电压与电流随时间变化的规律。2.影响暂态过程快慢的电路时间常数。暂态过程:电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。电路暂态分析的内容:3.1.1电阻元件⒈电压与电流的关系:电阻对电流起阻碍作用。上式表明电能全部消耗在电阻元件上,转换为热能,电阻元件是耗能元件。⒊电阻能量:⒉参数意义:3.1电阻元件、电感元件与电容元件Rui+-⒈参数意义电感单位:亨(H)、毫亨(mH)3.1.2电感元件单位:韦(Wb)线圈的匝数N愈多,其电感愈大;线圈中单位电流产生的磁通愈大,电感也愈大。3.

3、1电阻元件、电感元件与电容元件电感元件Lui+-+-eLu+-ieL磁通:磁通链:⒉电压与电流的关系电流i与磁通Φ、感应电动势eL与磁通Φ的参考方向之间均符合右螺旋定则。感应电动势eL:具有阻碍电流变化的性质。当电流变化率为零,即线圈通过恒定电流时,电感端电压为零,故电感元件对直流电路视作短路。3.1电阻元件、电感元件与电容元件Lui+-+-eL当电感元件中的电流增大时,磁场能量增大,电能转换为磁能,即电感元件从电源取用能量。磁场能量:⒊电感元件能量当电流减小时,磁场能量减小,磁能转换为电能,即电感元件向电源放还能量。电感元件是储能元件,不是

4、耗能元件3.1电阻元件、电感元件与电容元件将两边乘以i,并积分之,得⒈参数意义:电容单位:法(F),微法(μF),皮法(pF)⒉电压与电流的关系当电压变化率为零时,即电压为恒定电压时,流过电容电流为零,故电容对直流电路视作开路。3.1.3电容元件3.1电阻元件、电感元件与电容元件电容元件Cui+-当电容元件上的电压增高时,电场能量增大,电容元件从电源取用能量(充电)。⒊电容元件能量当电压降低时,电场能量减小,电容元件向电源放还能量(放电)。3.1电阻元件、电感元件与电容元件电场能量:将两边乘以u,并积分之,得电容元件是储能元件,不是耗能元件3.2

5、储能元件和换路定则3.2.1电路中产生暂态过程的条件与原因⒈产生暂态过程的条件换路:电路的接通、断开、短路、电压改变或参数改变等,使电路中的能量发生变化。⑴电路中含有储能元件;⒉产生暂态过程的原因换路瞬间由于储能元件的能量不能跃变而产生。⑵电路发生换路。3.2储能元件和换路定则电感元件中储有的磁能不能跃变,因此iL不能跃变。电容元件中储有的电能不能跃变,因此uC不能跃变。3.2.2换路定则换路定则:电路换路瞬间,电感元件中的电流和电容元件上的电压不能跃变。设t=0为换路瞬间,则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)换路

6、定则仅适用于换路瞬间,用来确定t=0+时电路中电压和电流之值,即暂态过程的初始值。换路定则3.2储能元件和换路定则换路前,若储能元件储有能量,则在t=0-的等效电路中:⑵根据换路定则求出uC(0+)、iL(0+)。电容元件视作开路,即求开路电压uC(0–)。电感元件视作短路,即求短路电流iL(0–)。3.2储能元件和换路定则3.2.3初始值的确定⒈独立初始条件uC(0+)与iL(0+)的确定⑴由t=0-的等效电路求出uC(0–)、iL(0–)。⑵换路前,如果储能元件储有能量,则在t=0+的等效电路中:⑴换路前,如果储能元件无储能,则在t=0+的等

7、效电路中,电容元件视作短路,电感元件视作开路。电容元件用理想电压源代替,其电压值为uC(0+);电感元件用理想电流源代替,其电流值为iL(0+)。3.2储能元件和换路定则⑶根据t=0+等效电路求非独立初始值。画出t=0+时的等效电路:换路瞬间,除电容电压uC与电感电流iL不能跃变外,其它电量均可以跃变。⒉非独立初始条件(其它电压和电流的初始值)的确定例:换路前电路处于稳态,试求图示电路中元件电压和电流的初始值。解:⑴由t=0-等效电路求uC(0–)、iL(0–)3.2储能元件和换路定则624Vt=0iSiCuCuLiL12i16i2+-+-

8、+-t=0-等效电路624VuC(0-)126+-+-iL(0-)⑵由t=0+等效电路求非独立初始值3.2储能元件和换路定则t=0

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