暂态电路分析精品文稿.ppt

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1、暂态电路分析第1页，本讲稿共59页本章教学要求：本章教学要求：本章教学要求：本章教学要求：1.1.理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状 态响应、全响应的概念，以及时间常数的物态响应、全响应的概念，以及时间常数的物态响应、全响应的概念，以及时间常数的物态响应、全响应的概念，以及时间常数的物 理意义。理意义。理意义。理意义。2.2.掌握掌握掌握掌握换路定则换路定则换路定则换路定则及初始值的求法。及初始值的求法。及初始值的求法。及初始值的求法。3.3.掌握掌握掌握掌握一阶线性电路分析的

2、三要素法一阶线性电路分析的三要素法一阶线性电路分析的三要素法一阶线性电路分析的三要素法。第2页，本讲稿共59页 稳定状态：稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。暂态过程：暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。稳态稳态暂态暂态新的稳态新的稳态换路换路换路换路:电路状态的改变。如：电路状态的改变。如：电路状态的改变。如：电路状态的改变。如：电路接通、切断、电路接通、切断、电路接通、切断、电路接通、切断、短

3、路、电压改变或参数改变短路、电压改变或参数改变短路、电压改变或参数改变短路、电压改变或参数改变第3页，本讲稿共59页电路暂态分析的内容电路暂态分析的内容 1.1.利用电路暂态过程产生特定波形的电信号利用电路暂态过程产生特定波形的电信号利用电路暂态过程产生特定波形的电信号利用电路暂态过程产生特定波形的电信号 如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。研究暂态过程的实际意义研究暂态过程的实际意义研究暂态过程的实际意义研究暂态过程的实际意义 2.2.控制、预防可能产生

4、的危害控制、预防可能产生的危害控制、预防可能产生的危害控制、预防可能产生的危害 暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使 电气设备或元件损坏。电气设备或元件损坏。电气设备或元件损坏。电气设备或元件损坏。(1)(1)暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。直流电路、交流电路都存在暂态过程直流电路、交流电路都存在暂态过程直流电路、交流电路都存在暂态过程直流电路、

5、交流电路都存在暂态过程,我们讲课的重我们讲课的重我们讲课的重我们讲课的重点是直流电路的暂态过程。点是直流电路的暂态过程。点是直流电路的暂态过程。点是直流电路的暂态过程。(2)(2)影响暂态过程快慢的电路的时间常数。影响暂态过程快慢的电路的时间常数。影响暂态过程快慢的电路的时间常数。影响暂态过程快慢的电路的时间常数。第4页，本讲稿共59页4.1 换路定律与电压、电流初始值的确定换路定律与电压、电流初始值的确定1.电路中产生暂态过程的原因电路中产生暂态过程的原因电流电流 i 随电压随电压 u 比例变化。比例变化。合合S后：后：所以电阻电路不存在所以电阻电路不存在暂态暂态暂态暂态过程过程(R耗能元件

6、耗能元件)。图图(a)：合合S前：前：例：例：例：例：tIO(a)S+-U UR3R2u2+-第5页，本讲稿共59页 产生暂态过程的必要条件：产生暂态过程的必要条件：产生暂态过程的必要条件：产生暂态过程的必要条件：L储能：储能：不能突变不能突变Cu C 储能：储能：产生暂态过程的原因：产生暂态过程的原因：产生暂态过程的原因：产生暂态过程的原因：由于物体所具有的能量不能跃变而造成由于物体所具有的能量不能跃变而造成在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变若若发生突变，发生突变，不可能！不可能！一般电路一

7、般电路则则(1)(1)电路中含有储能元件电路中含有储能元件电路中含有储能元件电路中含有储能元件(内因内因内因内因)(2)(2)电路发生换路电路发生换路电路发生换路电路发生换路(外因外因外因外因)第6页，本讲稿共59页电容电路电容电路电容电路电容电路：注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中 uC、iL初始值。初始值。设：设：t=0 表示换路瞬间表示换路瞬间(定为计时起点定为计时起点)t=0-表示换路前的瞬间表示换路前的瞬间 t=0+表示换路后的瞬间（初始值）表示换路后的瞬间（初始值）2.换路定则换路定则电感电路：电感电路：电感电路：电感电路：第7页，

8、本讲稿共59页3.初始值的确定初始值的确定求解要点：求解要点：求解要点：求解要点：(2)(2)再求其它电量初始值。再求其它电量初始值。再求其它电量初始值。再求其它电量初始值。初始值：电路中各初始值：电路中各初始值：电路中各初始值：电路中各 u u、i i 在在在在 t t=0=0+时的数值。时的数值。时的数值。时的数值。(1)(1)先求先求先求先求 u uC C(0(0+)、i iL L(0(0+)。1)1)由由由由t t=0=0-的电路（换路前稳态）求的电路（换路前稳态）求的电路（换路前稳态）求的电路（换路前稳态）求u uC C(0 0 )、i iL L(0 0 )；2)2)根据换路定律求根

9、据换路定律求根据换路定律求根据换路定律求 u uC C(0(0+)、i iL L(0(0+)。1)1)由由由由t t=0=0+的电路求其它电量的初始值；的电路求其它电量的初始值；的电路求其它电量的初始值；的电路求其它电量的初始值；2)2)在在在在 t t=0=0+时的电压方程中时的电压方程中时的电压方程中时的电压方程中 u uC C=u uC C(0(0+)、t t=0=0+时的电流方程中时的电流方程中时的电流方程中时的电流方程中 i iL L=i iL L(0(0+)。第8页，本讲稿共59页暂态过程初始值的确定暂态过程初始值的确定暂态过程初始值的确定暂态过程初始值的确定例例例例1 1解：解：

10、解：解：(1)(1)由换路前电路求由换路前电路求由换路前电路求由换路前电路求由已知条件知由已知条件知由已知条件知由已知条件知根据换路定则得：根据换路定则得：根据换路定则得：根据换路定则得：已知：换路前电路处稳态，已知：换路前电路处稳态，已知：换路前电路处稳态，已知：换路前电路处稳态，C C、L L 均未储能。均未储能。均未储能。均未储能。试求：电路中各电压和电流试求：电路中各电压和电流试求：电路中各电压和电流试求：电路中各电压和电流的初始值。的初始值。的初始值。的初始值。S S(a(a)C CU R R2 2R R1 1t t=0=0+-L L第9页，本讲稿共59页暂态过程初始值的确定暂态过程

11、初始值的确定暂态过程初始值的确定暂态过程初始值的确定例例例例1:1:,换路瞬间，电容元件可视为短路。换路瞬间，电容元件可视为短路。换路瞬间，电容元件可视为短路。换路瞬间，电容元件可视为短路。,换路瞬间，电感元件可视为开路。换路瞬间，电感元件可视为开路。换路瞬间，电感元件可视为开路。换路瞬间，电感元件可视为开路。iC、uL 产生突变产生突变(2)由由t=0+电路，求其余各电流、电压的初始值电路，求其余各电流、电压的初始值S SC CU R R2 2R R1 1t=0t=0+-L L(a)(a)电路电路电路电路iL(0+)U iC(0+)uC(0+)uL(0+)_u2(0+)u1(0+)i1(0+

12、)R R2 2R1+_+-(b)(b)t=0+等效电路等效电路第10页，本讲稿共59页结论结论1.1.换路瞬间，换路瞬间，换路瞬间，换路瞬间，u uC C、i iL L 不能跃变不能跃变不能跃变不能跃变,但其它电量均可以跃但其它电量均可以跃但其它电量均可以跃但其它电量均可以跃 变。变。变。变。3.3.换路前换路前换路前换路前,若若若若uC(0(0-)0,0,换路瞬间换路瞬间换路瞬间换路瞬间(t t=0=0+)等效电路中等效电路中等效电路中等效电路中,电容元件可用一理想电压源替代电容元件可用一理想电压源替代电容元件可用一理想电压源替代电容元件可用一理想电压源替代,其电压为其电压为其电压为其电压为

13、uc c(0(0+););换路前换路前换路前换路前,若若若若i iL(0(0-)0 0,在在在在t t=0=0+等效电路中等效电路中等效电路中等效电路中,电感元件电感元件电感元件电感元件 可用一理想电流源替代可用一理想电流源替代可用一理想电流源替代可用一理想电流源替代，其电流为，其电流为，其电流为，其电流为iL L(0(0+)。2.2.换路前换路前换路前换路前,若若若若储能元件没有储能储能元件没有储能储能元件没有储能储能元件没有储能,换路瞬间换路瞬间换路瞬间换路瞬间(t t=0=0+的等的等的等的等 效电路中效电路中效电路中效电路中)，可视，可视，可视，可视电容元件短路电容元件短路电容元件短路

14、电容元件短路，电感元件开路电感元件开路电感元件开路电感元件开路。第11页，本讲稿共59页4.2 RC电路的暂态过程电路的暂态过程激励激励(输入输入)：电路从电源：电路从电源(包括信号源包括信号源)输入输入 的信号。的信号。响应分类：响应分类：全响应全响应=零输入响应零输入响应+零状态响应零状态响应响应响应(输出输出)：电路在外部激励的作用下，或者：电路在外部激励的作用下，或者 在内部储能的作用下产生的电压和电流。在内部储能的作用下产生的电压和电流。阶跃响应阶跃响应正弦响应正弦响应脉冲响应脉冲响应零输入响应零输入响应：零状态响应零状态响应：全响应全响应：阶跃激励阶跃激励产生产生原因原因激励激励波

15、形波形内部储能作用内部储能作用外部激励作用外部激励作用第12页，本讲稿共59页1.经典法经典法:根据激励根据激励(电源电压或电流电源电压或电流)，通过求解，通过求解电路的微分方程得出电路的响应电路的微分方程得出电路的响应(电压和电流电压和电流)。时。时域分析。域分析。2.2.三要素法三要素法三要素法三要素法初始值初始值稳态值稳态值时间常数时间常数求求（三要素）（三要素）（三要素）（三要素）仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路,由一阶微分方程

16、描述，称为由一阶微分方程描述，称为由一阶微分方程描述，称为由一阶微分方程描述，称为一阶线性电路。一阶线性电路。一阶线性电路。一阶线性电路。一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路暂态过程的求解方法一阶电路暂态过程的求解方法一阶电路暂态过程的求解方法一阶电路暂态过程的求解方法第13页，本讲稿共59页代入上式得代入上式得换路前电路已处稳态换路前电路已处稳态 t=0时开关时开关,电容电容C 经电阻经电阻R 放电放电一阶线性常系数一阶线性常系数 齐次微分方程齐次微分方程(1)列列 KVL方程方程1.电容电压电容电压 uC 的变化规律的变化规律(t 0)零输入响应零输入响应:无电源激励无电源激励,输输入

17、信号为零入信号为零,仅由电容元件的仅由电容元件的初始储能所产生的响应。初始储能所产生的响应。实质：实质：实质：实质：RCRC电路的放电过程电路的放电过程电路的放电过程电路的放电过程4.2.1 4.2.1 RCRC电路的零输入响应电路的零输入响应电路的零输入响应电路的零输入响应+-SRU21+第14页，本讲稿共59页(2)解方程：解方程：特征方程特征方程 由初始值确定积分常数由初始值确定积分常数由初始值确定积分常数由初始值确定积分常数 A A齐次微分方程的通解：齐次微分方程的通解：电容电压电容电压电容电压电容电压 u uC C 从初始值按指数规律衰减，从初始值按指数规律衰减，从初始值按指数规律衰

18、减，从初始值按指数规律衰减，衰减的快慢由衰减的快慢由衰减的快慢由衰减的快慢由RC RC 决定。决定。决定。决定。(3(3)电容电压电容电压电容电压电容电压 u uC C 的变化规律的变化规律的变化规律的变化规律第15页，本讲稿共59页电阻电压：电阻电压：放电电流放电电流 电容电压电容电压2.2.电流及电流及电流及电流及电阻电压的变化规律电阻电压的变化规律电阻电压的变化规律电阻电压的变化规律tO3.、变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线第16页，本讲稿共59页4.4.时间常数时间常数时间常数时间常数(2)物理意义物理意义令令:单位单位单位单位:S:S(1)量纲量纲当当 时时时间常数时间常数时间常数时

19、间常数 决定电路暂态过程变化的快慢，决定电路暂态过程变化的快慢，决定电路暂态过程变化的快慢，决定电路暂态过程变化的快慢，越大，越大，越大，越大，变变变变化越慢。化越慢。化越慢。化越慢。时间常数时间常数等于电压等于电压衰减到初始值衰减到初始值U 的的所需的时间。所需的时间。第17页，本讲稿共59页当当 t t=5=5 时，过渡过程基本结束，时，过渡过程基本结束，时，过渡过程基本结束，时，过渡过程基本结束，u uC C达到稳态值。达到稳态值。达到稳态值。达到稳态值。(3)(3)暂态时间暂态时间暂态时间暂态时间理论上认为理论上认为理论上认为理论上认为 、电路达稳态电路达稳态电路达稳态电路达稳态 工程

20、上认为工程上认为工程上认为工程上认为 、电容放电基本结束。电容放电基本结束。电容放电基本结束。电容放电基本结束。t0.368U 0.135U 0.050U 0.018U 0.007U 0.002U随时间而衰减随时间而衰减随时间而衰减随时间而衰减第18页，本讲稿共59页 4.2.2 4.2.2 RCRC电路的零状态响应电路的零状态响应零状态响应零状态响应:储能元件的初储能元件的初始能量为零，始能量为零，仅由电源激励所仅由电源激励所产生的电路的响应。产生的电路的响应。实质：实质：实质：实质：RCRC电路的充电过程电路的充电过程电路的充电过程电路的充电过程分析：分析：在在在在t t=0=0时，合上开

21、关时，合上开关时，合上开关时，合上开关s s，此时此时此时此时,电路实为输入一电路实为输入一电路实为输入一电路实为输入一 个阶跃电压个阶跃电压个阶跃电压个阶跃电压u，如图。，如图。，如图。，如图。与恒定电压不同，与恒定电压不同，与恒定电压不同，与恒定电压不同，uC(0-)=0sRU+_C+_iuCUtu阶跃电压阶跃电压O第19页，本讲稿共59页一阶线性常系数一阶线性常系数非齐次微分方程非齐次微分方程方程的通解方程的通解方程的通解方程的通解=方程的特解方程的特解方程的特解方程的特解+对应齐次方程的通解对应齐次方程的通解对应齐次方程的通解对应齐次方程的通解1.uC的变化规律的变化规律(1)列列 K

22、VL方程方程uC(0-)=0sRU+_C+_iuc(2)解方程解方程求特解求特解 ：第20页，本讲稿共59页 求对应齐次微分方程的通解求对应齐次微分方程的通解求对应齐次微分方程的通解求对应齐次微分方程的通解通解即：通解即：的解的解微分方程的通解为微分方程的通解为微分方程的通解为微分方程的通解为确定积分常数确定积分常数确定积分常数确定积分常数A A根据换路定则在根据换路定则在 t=0+时，时，第21页，本讲稿共59页(3)(3)电容电压电容电压电容电压电容电压 u uC C 的变化规律的变化规律的变化规律的变化规律暂态分量暂态分量稳态分量稳态分量电路达到电路达到稳定状态稳定状态时的电压时的电压-

23、U+U仅存在仅存在于暂态于暂态过程中过程中 63.2%U-36.8%Uto第22页，本讲稿共59页3.3.、变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线t当当 t=时时 表示电容电压表示电容电压表示电容电压表示电容电压 u uC C 从初始值从初始值从初始值从初始值上升到上升到上升到上升到 稳态值的稳态值的稳态值的稳态值的63.2%63.2%时所需的时间。时所需的时间。时所需的时间。时所需的时间。2.2.电流电流电流电流 i iC C 的变化规律的变化规律的变化规律的变化规律4.4.时间常数时间常数时间常数时间常数 的的的的物理意义物理意义物理意义物理意义 U第23页，本讲稿共59页U0.632U 越大，

24、曲线变化越慢，越大，曲线变化越慢，越大，曲线变化越慢，越大，曲线变化越慢，达到稳态时间越长达到稳态时间越长达到稳态时间越长达到稳态时间越长。结论：结论：结论：结论：当当当当 t t=5=5 时时时时,暂态基本结束暂态基本结束暂态基本结束暂态基本结束,u uC C 达到稳态值。达到稳态值。达到稳态值。达到稳态值。0.9980.998U Ut t00 00.6320.632U U 0.8650.865U U 0.9500.950U U 0.9820.982U U 0.9930.993U UtO第24页，本讲稿共59页4.2.3 RC电路的全响应电路的全响应1.1.uC 的变化规律的变化规律的变化规

25、律的变化规律 全响应全响应:电源激励、储能元件的电源激励、储能元件的初始能量均不为零时，电路中的响初始能量均不为零时，电路中的响应。应。根据叠加定理根据叠加定理根据叠加定理根据叠加定理 全响应全响应全响应全响应=零输入响应零输入响应零输入响应零输入响应+零状态响应零状态响应零状态响应零状态响应uC(0-)=U0sRU+_C+_iuC第25页，本讲稿共59页稳态分量稳态分量零输入响应零输入响应零状态响应零状态响应暂态分量暂态分量结论结论结论结论2 2：全响应全响应全响应全响应=稳态分量稳态分量稳态分量稳态分量+暂态分量暂态分量暂态分量暂态分量全响应全响应 结论结论结论结论1 1：全响应全响应全响

26、应全响应=零输入响应零输入响应零输入响应零输入响应+零状态响应零状态响应零状态响应零状态响应稳态值稳态值初始值初始值第26页，本讲稿共59页4.3RL电路的响应电路的响应4.3.1 RL 电路的零输入响应电路的零输入响应1.1.RLRL 短接短接短接短接(1)(1)的变化规律的变化规律的变化规律的变化规律 1)1)确定初始值确定初始值确定初始值确定初始值 2)确定稳态值确定稳态值 3)3)确定电路的时间常数确定电路的时间常数确定电路的时间常数确定电路的时间常数U+-SRL21t=0+-+-第27页，本讲稿共59页(2)(2)变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线OO-UUU+-SRL21t=0+-+

27、-第28页，本讲稿共59页2.2.RL直接从直流电源断开直接从直流电源断开(1)(1)可能产生的现象可能产生的现象可能产生的现象可能产生的现象1)1)刀闸处产生电弧刀闸处产生电弧刀闸处产生电弧刀闸处产生电弧2)2)电压表瞬间过电压电压表瞬间过电压电压表瞬间过电压电压表瞬间过电压U+-SRLt=0+-+-U+-SRL21t=0+-+-ViL跃变！跃变！第29页，本讲稿共59页(2)(2)解决措施解决措施解决措施解决措施2)2)接续流二极管接续流二极管接续流二极管接续流二极管 V VD D1)1)接放电电阻接放电电阻接放电电阻接放电电阻LU+-SRt=0+-+-VDU+-SRLt=0+-+-第30

28、页，本讲稿共59页4.3.2 RL电路的零状态响应电路的零状态响应1.1.变化规律变化规律变化规律变化规律 U+-SRLt=0+-+-第31页，本讲稿共59页2.2.、变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线OO第32页，本讲稿共59页 4.3.3 RL电路的全响应电路的全响应1.1.变化规律变化规律变化规律变化规律 +-R2R14 6 U12Vt t=0=0-时等效电路时等效电路时等效电路时等效电路t=012V+-R1LS1HU6 R23 4 R3+-第33页，本讲稿共59页12V+-R1LSU6 R23 4 R3t t=时等效电路时等效电路时等效电路时等效电路+-R1L6 R23 4 R31H第3

29、4页，本讲稿共59页用三要素法求用三要素法求用三要素法求用三要素法求2.2.变化规律变化规律变化规律变化规律+-R11.2AU6 R23 4 R3t=0+等效电路等效电路+-第35页，本讲稿共59页21.20变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线42.40+-R1i i L LU6 R23 4 R3t=时时等效电路等效电路+-第36页，本讲稿共59页用三要素法求解用三要素法求解解解:已知：已知：已知：已知：S S 在在在在t t=0=0时闭合，换路前电路处于稳态。时闭合，换路前电路处于稳态。时闭合，换路前电路处于稳态。时闭合，换路前电路处于稳态。求求求求:电感电流电感电流电感电流电感

30、电流例例:t=0等效电路等效电路2 1 3AR12 由由t=0等效电路可求得等效电路可求得(1)(1)求求求求u uL L(0(0+),),i iL L(0(0+)t=03AR3IS2 1 1H_+LSR2R12 第37页，本讲稿共59页t=03AR3IS2 1 1H_+LSR2R12 由由t=0+等效电路可求得等效电路可求得 (2)求稳态值求稳态值t=0+等效电路等效电路2 1 2AR12+_R3R2t=等效电路等效电路2 1 2 R1R3R2由由t=等效电路可求得等效电路可求得第38页，本讲稿共59页(3)求时间常数求时间常数t=03AR3IS2 1 1H_+LSR2R12 2 1 R12

31、 R3R2L起始值起始值-4V稳态值稳态值2A0ti iL L,u,uL L变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线第39页，本讲稿共59页稳态值稳态值初始值初始值4.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法一阶线性电路暂态分析的三要素法 仅含一个储能元件或可等效为仅含一个储能元件或可等效为仅含一个储能元件或可等效为仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路一个储能元件的线性电路一个储能元件的线性电路一个储能元件的线性电路,且由且由且由且由一阶微分方程描述，称为一阶微分方程描述，称为一阶微分方程描述，称为一阶微分方程描述，称为一阶线一阶线一阶线一阶线性电路性电路性电路性电路。据经典法推导结果据经典法推

32、导结果全响应全响应全响应全响应uC(0-)=UosRU+_C+_iuc第40页，本讲稿共59页：代表一阶电路中任一电压、电流函数：代表一阶电路中任一电压、电流函数式中式中式中式中,初始值初始值-（三要素）（三要素）稳态值稳态值-时间常数时间常数-在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方程解的通用表达式：程解的通用表达式：程解的通用表达式：程解的通用表达式：利用求三要素的方法求解暂态过程，称为利用求三要素的方法求解暂态过程，称为三要素法三要素法。一阶电路的响应（电压或电

33、流）都可用三要素法求解。一阶电路的响应（电压或电流）都可用三要素法求解。一阶电路的响应（电压或电流）都可用三要素法求解。一阶电路的响应（电压或电流）都可用三要素法求解。第41页，本讲稿共59页电路响应的变化曲线电路响应的变化曲线tOtOtOtO第42页，本讲稿共59页三要素法求解暂态过程的要点三要素法求解暂态过程的要点三要素法求解暂态过程的要点三要素法求解暂态过程的要点终点终点终点终点起点起点起点起点(1)求初始值、稳态值、时间常数；求初始值、稳态值、时间常数；(3)画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。(2)将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式；

34、将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式；tf(t)O第43页，本讲稿共59页 求求求求换路后电路换路后电路换路后电路换路后电路中的电压和电流中的电压和电流中的电压和电流中的电压和电流 ，其中其中其中其中电容电容 C 视为开路视为开路,电感电感L视为短路，即求解直流电阻性电路中的电压和电流。视为短路，即求解直流电阻性电路中的电压和电流。(1)稳态值稳态值 的计算的计算响应中响应中响应中响应中“三要素三要素三要素三要素”的确定的确定的确定的确定uC+-t=0C10V5k5k 1 FS例：例：5k+-t=03 6 6 6mAS1H1H第44页，本讲稿共59页1)由由t=0-电路电路求求2)根据换路

35、定则求出根据换路定则求出3)由由t=0+时时的电路的电路，求所需其它各量的，求所需其它各量的或或在换路瞬间在换路瞬间在换路瞬间在换路瞬间 t t=(0=(0+)的等效电路中的等效电路中的等效电路中的等效电路中电容元件视为短路。电容元件视为短路。其值等于其值等于(1)若若电容元件用恒压源代替，电容元件用恒压源代替，其值等于其值等于I0,电感元件视为开路。电感元件视为开路。(2)若若 ,电感元件用恒流源代替电感元件用恒流源代替，注意：注意：(2)初始值初始值 的计算的计算 若不画若不画 t=(0+)的等效电路，则在所列的等效电路，则在所列 t=0+时的方程中应有时的方程中应有 uC=uC(0+)、

36、iL=iL(0+)。第45页，本讲稿共59页 1)1)对于简单的一阶电路对于简单的一阶电路对于简单的一阶电路对于简单的一阶电路 ，R R0=R;2)2)对于较复杂的一阶电路，对于较复杂的一阶电路，对于较复杂的一阶电路，对于较复杂的一阶电路，R R0 0为为为为换路后的电路换路后的电路换路后的电路换路后的电路除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的无源二端网络的无源二端网络的无源二端网络的无源二端网络的等效电阻等效电阻等效电阻等效电阻。(3)(3)时间常数时间常

37、数时间常数时间常数 的计算的计算的计算的计算对于一阶对于一阶对于一阶对于一阶RCRC电路电路电路电路对于一阶对于一阶对于一阶对于一阶RLRL电路电路电路电路 注意：注意：第46页，本讲稿共59页R0U0+-CR0 R R0 0的计算类似于应用戴维宁定理的计算类似于应用戴维宁定理的计算类似于应用戴维宁定理的计算类似于应用戴维宁定理解题时计算电路等效电阻的方法。解题时计算电路等效电阻的方法。解题时计算电路等效电阻的方法。解题时计算电路等效电阻的方法。即从储能元件两端看进去的等效电即从储能元件两端看进去的等效电即从储能元件两端看进去的等效电即从储能元件两端看进去的等效电阻。阻。阻。阻。R1U+-t=

38、0CR2R3SR1R2R3第47页，本讲稿共59页例例例例1 1：解：解：用三要素法求解用三要素法求解用三要素法求解用三要素法求解电路如图，电路如图，t=0时合上开关时合上开关S，合，合S前电路已处于前电路已处于稳态。试求电容电压稳态。试求电容电压 和电流和电流 。(1)(1)确定初始值确定初始值确定初始值确定初始值由由由由t t=0=0-电路可求得电路可求得电路可求得电路可求得由换路定则由换路定则由换路定则由换路定则t=0-等效电等效电路路9mA+-6k RS9mA6k 2 F3k t=0+-C R第48页，本讲稿共59页(2)(2)确定稳态值确定稳态值确定稳态值确定稳态值由换路后电路求稳态

39、值由换路后电路求稳态值(3)(3)由换路后电路求由换路后电路求由换路后电路求由换路后电路求 时间常数时间常数时间常数时间常数 t 电路电路9mA+-6k R 3k t=0-等效电路等效电路9mA+-6k R第49页，本讲稿共59页三要素三要素三要素三要素18V54Vt0第50页，本讲稿共59页用三要素法求用三要素法求S9mA6k 2 F3k t=0+-C R3k 6k+-54 V9mAt=0+等效电路等效电路第51页，本讲稿共59页例例2：由由t=0-时电路时电路电路如图，开关电路如图，开关电路如图，开关电路如图，开关S S闭合前电路已处于稳态。闭合前电路已处于稳态。闭合前电路已处于稳态。闭合

40、前电路已处于稳态。t t=0=0时时时时S S闭合，试求：闭合，试求：闭合，试求：闭合，试求：t t 0 0时电容电压时电容电压时电容电压时电容电压uC C和电流和电流和电流和电流iC C、i1 1和和和和i i2 2 。解：解：用三要素法求解用三要素法求解用三要素法求解用三要素法求解求初始值求初始值+-St=06V1 2 3+-t=0-等效电路等效电路1 2+-6V3+-第52页，本讲稿共59页求时间常数求时间常数求稳态值求稳态值 +-t=06V1 2 3+-2 3 第53页，本讲稿共59页+-St=06V1 2 3+-第54页，本讲稿共59页例例例例3 3 3 3 已知：已知：已知：已知：

41、I IS S=10mA=10mA，R R1 1=2k=2k，R R2 2=1k=1k，C C=3F=3F。求求求求S S S S断断断断开后电流源两端的电压开后电流源两端的电压开后电流源两端的电压开后电流源两端的电压u u。解：解：解：解：S SI IS SR R1 1R R2 2C C+-u uu uC C第55页，本讲稿共59页例例4 4在图所示电路原已稳定，在在图所示电路原已稳定，在 t=0 时，将开关时，将开关 S 闭合，闭合，试求试求 S 闭合后的闭合后的 uC 和和 iC。解：解：第56页，本讲稿共59页例例5 5图所示电路中电容原先未充电。在图所示电路中电容原先未充电。在 t=0

42、 时将开关时将开关 S1 闭合闭合，t=0.1s 时将开关时将开关 S2 闭合，试求闭合，试求 S2 闭合后的响应闭合后的响应 uR1。第57页，本讲稿共59页t=0.1s时时，S2合上，则合上，则 该电路两次换路，第二次换路该电路两次换路，第二次换路(S2 闭合闭合)时时 uC 的初始值应等于第一次换路的初始值应等于第一次换路(S1 闭合闭合)后后 uC 在在 t=0.1s 时数值时数值。(a)t 在在 00.1 s 时，电路为图时，电路为图(a)所示，且所示，且 uC(0)=0。电路的时间常数电路的时间常数 解：解：第58页，本讲稿共59页t=0.1 s 换路后电路可化简为图换路后电路可化简为图(b)所示所示电路的时间常数电路的时间常数故故(b)第59页，本讲稿共59页