电工学课件(王怀平)第6章电路的暂态分析.ppt
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1、下一页 总目录 章目录 返回 上一页第6章 电路的暂态分析6.1 6.1 换路定则与电压和电流初始值的确定换路定则与电压和电流初始值的确定6.2 6.2 RCRC电路的响应电路的响应6.3 6.3 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6.5 6.5 RLRL电路的响应电路的响应6.4 6.4 微分电路和积分电路微分电路和积分电路下一页 总目录 章目录 返回 上一页教学要求：教学要求：稳定状态：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。1.1.理解电路的暂态和稳态、零输
2、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 理意义。理意义。2.2.掌握换路定则及初始值的求法。掌握换路定则及初始值的求法。3.3.掌握一阶线性电路分析的三要素法。掌握一阶线性电路分析的三要素法。第6章 电路的暂态分析下一页 总目录 章目录 返回 上一页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 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 2.2.控制、预防可能产
3、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 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。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,我们讲课的我们讲课的重点是直流电路的暂态过程。重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。下一页 总目录 章目录 返回 上一页6.1 换路定则与电压和电流初始值的确定1.电路中产生暂态过程的原因电流 i 随电压 u 比例变化
4、。合S后：所以电阻电路不存在暂态暂态过程(R耗能元件)。图(a)：合S前：例：例：tIO(a)S+-UUR3R2u2+-下一页 总目录 章目录 返回 上一页6.1 换路定则与初始值的确定图(b)合合SS后：后：由零逐渐增加到由零逐渐增加到UU所以电容电路存在暂态过程所以电容电路存在暂态过程uCC+-CiiCC(b)U U+-S R合合SS前前:U暂态稳态ot下一页 总目录 章目录 返回 上一页 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：换路: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、短路、电压改变或参数改变短路、电压改变或参数改变不能突变Cu C 储
5、能：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 发生突变，不可能！一般电路则(1)(1)电路中含有储能元件电路中含有储能元件(内因内因)(2)(2)电路发生换路电路发生换路(外因外因)下一页 总目录 章目录 返回 上一页电容电路电容电路：注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中 uC、iL初始值。设：t=0 表示换路瞬间(定为计时起点)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）2.换路定则电感电路：电感电路：下一页 总目录 章目录 返回 上一页3.初始值的确定求解要
6、点：求解要点：(2)(2)其它电量初始值的求法。其它电量初始值的求法。初始值：电路中各初始值：电路中各 uu、ii 在在 t t=0=0+时的数值。时的数值。(1)1)uuCC(0(0+)、iiL L(0(0+)的求法。的求法。1)1)先由先由t t=0=0-的电路求出的电路求出 uuC C(00)、iiL L(00)；2)2)根据换路定律求出根据换路定律求出 uuCC(0(0+)、iiL L(0(0+)。1)1)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；2)2)在在 t t=0=0+时的电压方程中时的电压方程中 uuCC=uuCC(0(0+)、t t=0=0+时的
7、电流方程中时的电流方程中 iiLL=iiL L(0(0+)。下一页 总目录 章目录 返回 上一页暂态过程初始值的确定暂态过程初始值的确定 例例11解：解：(1)(1)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，CC、L L 均未储能。均未储能。试求：电路中各电压和电试求：电路中各电压和电流的初始值。流的初始值。SS(a(a)CCU RR22RR11tt=0=0+-LL下一页 总目录 章目录 返回 上一页暂态过程初始值的确定暂态过程初始值的确定 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
8、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。iC、uL 产生突变(2)由t=0+电路，求其余各电流、电压的初始值S SC CU R R2 2R R1 1t=0 t=0+-L L(a)(a)电路 电路iL(0+)U iC(0+)uC(0+)uL(0+)_u2(0+)u1(0+)i1(0+)R R2 2R1+_+-(b)(b)t=0+等效电路下一页 总目录 章目录 返回 上一页例例22：换路前电路处于稳态。换路前电路处于稳态。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。解：(1)由t=0-电路求 uC(0)、iL(0)换路前电路已处于稳态
9、：电容元件视为开路；电感元件视为短路。由t=0-电路可求得：4 4 2 2+_R RR R2 2R R1 1U U8V 8V+4 4 ii114 4 iiC C_uuC C_uuL LiiL LR R3 3L LC Ct=0-等效电路2 2+_R RR R2 2R R1 1U U8V 8Vt t=0=0+4 4 ii114 4 iiCC_uuC C_uuL LiiL LR R3 34 4 下一页 总目录 章目录 返回 上一页例例22：换路前电路处于稳态。换路前电路处于稳态。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。解：4 4 2 2+_R RR R2 2R R
10、1 1U U8V 8V+4 4 ii114 4 iicc_uucc_uuL LiiL LR R3 3L LC Ct=0-等效电路由换路定则：2 2+_R RR R2 2R R1 1U U8V 8Vt t=0=0+4 4 ii114 4 iicc_uucc_uuL LiiL LR R3 34 4 C C L L下一页 总目录 章目录 返回 上一页例例22：换路前电路处稳态。换路前电路处稳态。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。解：(2)由t=0+电路求 iC(0+)、uL(0+)uuc c(0(0+)由图可列出带入数据iiL L(0(0+)C C2 2+_
11、R RR R2 2R R1 1U U8V 8Vt t=0=0+4 4 ii114 4 iiC C_uuC C_uuL LiiL LR R3 34 4 L Lt=0+时等效电路4V1A4 4 2 2+_R RR R2 2R R1 1U U8V 8V+4 4 iiCC_iiL LR R3 3ii下一页 总目录 章目录 返回 上一页例例22：换路前电路处稳态。换路前电路处稳态。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。试求图示电路中各个电压和电流的初始值。t=0+时等效电路4V1A4 4 2 2+_R RR R2 2R R1 1U U8V 8V+4 4 iicc_iiL LR R3 3ii解：解之得 并
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