动态电路瞬态分析ppt课件.ppt

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1、电路分析基础信息技术学部信息工程与自动化系谢建群BasisofCircuitAnalysis第5-1页电路分析基础《电路分析基础》教学内容1.电路的基本概念与定律2.等效变换分析法3.线性网络的一般分析方法4.网络定理5.动态电路的瞬态分析6.正弦稳态分析7.互感耦合电路与变压器8.电路的频率响应和谐振现象9.三相电路10.二端口网络第5-2页5.动态电路的瞬态分析5.1动态元件5.2动态电路方程的建立5.3电路的初始值5.4一阶电路的暂态响应5.5一阶电路的阶跃响应5.动态电路的瞬态分析第5-3

2、页5.1动态元件基本要求：熟练掌握动态元件端口特性方程、能量计算及串并联等效变换。一、电容元件1、电容构成原理2、电容的电路符号电解电容器瓷质电容器聚丙烯膜电容器3、实际电容器示例一般电容可变电容电解电容第5-4页5.1动态元件电容元件是一种动态元件，其端口电压、电流关系为微分（或积分）关系。当电容器填充线性介质时，正极板上存储的电荷量q与极板间电压u成正比电容[系数]，单位：F(法拉)表示。常用单位有μF(微法)及pF(皮法)，分别表示为10-6F及10-12F。在u、q取关联参考方向且C是正值

3、时，线性电容的电路符号和它的电荷、电压关系曲线如图所示。4、电容的定义0uqu+–iq=Cu第5-5页5.1动态元件当电容电压u发生变化时，聚集在电容极板上的电荷q也相应地发生变化，形成电流：（1）任何时刻，线性电容的电流与该时刻电压的变化率成正比。如果电容电压不变，即du/dt=0，此时电容上虽有电压，但电流为零，这时的电容相当于开路，故电容有隔断直流的作用。（2）如果通过电容的电流为有限值，则du/dt就必须是有限值，这意味着，电容电压不可能发生跃变，而只能是连续变化的。（3）积分形式表明：在

4、某一时刻的电容电压的数值并不取决于该时刻的电流值，而是取决于从负无穷到t所有时刻的电流值，即与电流全部过去历史有关，所以，电容具有“记忆”电流的作用，是一种记忆元件。5、电容元件的伏安关系第5-6页5.1动态元件6、电容元件的功率与储能第5-7页5.1动态元件图示电路，设，，电路处于直流工作状态。计算两个电容各自储存的电场能量。在直流电路中电容相当于开路，据此求得电容电压分别为：所以两个电容储存的电场能量分别为：12Ω4Ω20Ω+–C1C2u2u1+–+–32V第5-8页5.1动态元件设0.2F电

5、容流过的电流波形如图所示，已知。试计算电容电压的变化规律并画出波形。5A-2A03s7sti5A-2A03s7stiiu+–C105V03s7stu65V30V第5-9页5.1动态元件二、电感元件1、电感构成原理2、电感的电路符号3、实际电感示例第5-10页5.1动态元件4、电感的定义对应的磁链－电流关系是一条通过平面原点的直线且位于Ⅰ、Ⅲ象限：电感[系数](inductance)。单位亨[利](符号H)一个二端元件，在任意时刻，其磁链与电流的关系能用一平面曲线确定，则称此二端远见为电感元件。如果

6、线圈的磁场存在于线性介质，称为线性电感，磁链与电流成正比第5-11页5.1动态元件根据电磁感应定律和楞茨定律，当电压、电流方向如图下图所示，并且电流与磁通的参考方向遵循右螺旋法则时，端口电压u与感应电动势e关系如下：（1）任何时刻，线性电感的电压与该时刻电流的变化率成正比。如果电感电流不变，即di/dt=0，此时电感上虽有电流，但电压为零，这时的电感相当于短路。（2）如果电感的电压为有限值，则di/dt就必须是有限值，这意味着，电感电流不可能发生跃变，而只能是连续变化的。（3）积分形式表明：在某一

7、时刻的电感电流的数值并不取决于该时刻的电压值，而是取决于从负无穷到t所有时刻的电压值，即与电压全部过去历史有关，所以，电感具有“记忆”电压的作用，是一种记忆元件。5、电感元件的伏安关系第5-12页5.1动态元件6、电感元件的功率与储能第5-13页5.1动态元件电路如图(a)所示，0.1H电感通以图(b)所示的电流。求时间t>0电感电压、吸收功率及储存能量的变化规律。根据电流的变化规律，分段计算如下iLu+–(a)(b)02s4sti6s3A第5-14页5.1动态元件电压、功率及能量均为零。02s4

8、sti6s3A0tu0tp0twm0.15V-0.15V0.45W-0.45W0.45J第5-15页5.1动态元件三、电容、电感的串联和并联设在串联前电容上无电荷，根据KVL及电容元件的电压－电流关系得，串联等效电容的倒数等于各电容的倒数之和。1、电容的串联、并联C1C2CNu+–u1u2uNi+++–––u+–Ceqi第5-16页5.1动态元件由于并联电容的总电荷等于各电容的电荷之和，即所以并联等效电容等于各电容之和：为了得到电容值较大电容，可将若干电容并联起来使用。C1C2CN