第2章一阶电路的暂态分析ppt课件.ppt

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1、第二章一阶电路暂态分析2.零输入响应；重点4.三要素法。3.零状态响应；1.动态电路方程的建立及初始条件的确定；含有动态元件电容和电感的电路称动态电路。特点：1.动态电路2.1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1+-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

2、新的稳定状态+–uCUsRCi(t→)前一个稳定状态过渡状态新的稳定状态t1USuct0?i有一过渡期电容电路例2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应用KVL和电容的VCR得：若以电流为变量：+–uCus（t）RCi(t>0)2.动态电路的方程+–uLus（t）RLi(t>0)有源电阻电路一个动态元件一阶电路应用KVL和电感的VCR得：若以电感电压为变量：+–uL

3、uS（t）RLi(t>0)CuC＋－＋－二阶电路若以电流为变量：一阶电路一阶电路中只有一个动态元件,描述电路的方程是一阶线性微分方程。（1）描述动态电路的电路方程为微分方程；结论：（2）此方程阶数等于电路中动态元件的个数；二阶电路二阶电路中有二个动态元件,描述电路的方程是二阶线性微分方程。高阶电路电路中有多个动态元件，描述电路的方程是高阶微分方程。动态电路的分析方法（1）根据KVl、KCL和VCR建立微分方程复频域分析法时域分析法（2）求解微分方程经典法状态变量法数值法卷积积分拉普拉斯变换法状态

4、变量法付氏变换本章采用工程中高阶微分方程采用计算机辅助分析求解。稳态分析和动态分析的区别稳态动态换路发生很长时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)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：

5、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－)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+)=i

6、L(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+)=uC(0－)=8V+-10ViiC+8V-10k0+等效电路(1)由0－电路求uC(0－)或iL(0－)+-10V+uC-10k40ku

7、C(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（一般为稳态）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

8、+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，方向与原假定的电容电压、电感电流方向相同）。2.2一阶电路的零输入响应换路后外加激励为零，仅由动态元件初始储能所产生的电压和电流。1.RC电路的零输入响应已知uC(0－)=U0特征根特征方程RCp+1=0则uR=Ri零输入响应iK(t=0)+–uRC+–uCR代入初始值uC(0+)=uC(0－)=U0A=U0tU0uC0I0ti0令=RC,称为一阶电路的时间常数（1）电压、电流是随时间按同一指