湖工電工電子學4.ppt

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1、舊穩(wěn)態(tài)新穩(wěn)態(tài)過渡過程:C電路處于舊穩(wěn)態(tài)KRU+_開關K閉合§3.1.1概述電路處于新穩(wěn)態(tài)RU+_“穩(wěn)態(tài)”與“暫態(tài)”的概念:?產(chǎn)生過渡過程的電路及原因?無過渡過程I?電阻電路t=0UR+_IK電阻是耗能元件，其上電流隨電壓比例變化，不存在過渡過程。Ut電容為儲能元件，它儲存的能量為電場能量，其大小為：R-C電路因為能量的存儲和釋放需要一個過程，所以有電容的電路存在過渡過程。UKR+_CuCR-L電路電感為儲能元件，它儲存的能量為磁場能量，其大小為：因為能量的存儲和釋放需要一個過程，所以有電感的電路存在過渡過程。KRU+_t=0iLt3.1.2換路定理

2、換路:電路狀態(tài)的改變。如：§3.1.2換路定理1.電路接通、斷開電源2.電路中電源的升高或降低3.電路中元件參數(shù)的改變…………..換路定理:在換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不能突變。設：t=0時換路---換路前瞬間---換路后瞬間則：換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不能突變的原因解釋如下：自然界物體所具有的能量不能突變，能量的積累或釋放需要一定的時間。所以*電感L儲存的磁場能量不能突變不能突變不能突變不能突變電容C存儲的電場能量*若發(fā)生突變，不可能！一般電路則所以電容電壓不能突變從電路關系分析KRU+_CiuCK閉合后，列回路電壓方程：初

3、始值的確定求解要點：換路定理1.2.根據(jù)電路的基本定律和換路后的等效電路，確定其它電量的初始值。初始值（起始值）：電路中u、i在t=0+時的大小。例1：則根據(jù)換路定理：設：KRU+_Ct=0U0在t=0+時，電容相當于短路在t=?時，電容相當于斷路例2：KR1U+_Ct=0R2U=12VR1=2k?R2=4k?C=1?F根據(jù)換路定理：在t=0+時，電容相當于一個恒壓源例3換路時電壓方程:根據(jù)換路定理解:?求:已知:R=1kΩ,L=1H,U=20V、設時開關閉合開關閉合前iLUKt=0uLuRRL已知:電壓表內(nèi)阻設開關K在t=0時打開。求:K打開的瞬

4、間,電壓表兩端的電壓。換路前(大小,方向都不變)換路瞬間例4K.ULVRiL注意:實際使用中要加保護措施KULVRiLuV小結(jié)1.換路瞬間，不能突變。其它電量均可能突變，變不變由計算結(jié)果決定；電感相當于恒流源3.換路瞬間，，電感相當于斷路；2.換路瞬間，若電容相當于短路；電容相當于恒壓源若根據(jù)電路規(guī)律列寫電壓、電流的微分方程，若微分方程是一階的，則該電路為一階電路§3.2一階電路過渡過程的分析KRU+_Ct=03.2一階電路過渡過程的求解方法(一)經(jīng)典法:用數(shù)學方法求解微分方程；(二)三要素法:求初始值穩(wěn)態(tài)值時間常數(shù)……………...??本節(jié)重點一、

5、經(jīng)典法一階常系數(shù)線性微分方程由數(shù)學分析知此種微分方程的解由兩部分組成：方程的特解對應齊次方程的通解即：1.一階R-C電路的充電過程KRU+_Ct=0作特解，故此特解也稱為穩(wěn)態(tài)分量或強在電路中，通常取換路后的新穩(wěn)態(tài)值制分量。所以該電路的特解為：1.求特解——將此特解代入方程，成立KRU+_Ct=02.求齊次方程的通解——通解即：的解。隨時間變化，故通常稱為自由分量或暫態(tài)分量。其形式為指數(shù)。設：A為積分常數(shù)其中:求A:?所以代入該電路的起始條件得:時間常數(shù)?時間常數(shù)KRU+_Ct=0當t=5?時，過渡過程基本結(jié)束，uC達到穩(wěn)態(tài)值。當時:tU?t000.

6、632U0.865U0.950U0.982U0.993U0.998U過渡過程曲線2?KRU+_Ct=0tUuCuRi過渡過程曲線tU0.632U?越大，過渡過程曲線變化越慢，uC達到穩(wěn)態(tài)所需要的時間越長。結(jié)論：2.一階R-L電路的過渡過程（“充電”過程）iLUKt=0uLuRRLiLU0tuLuR3.一階R-C電路的放電過程+-URCuRuCit=0+-URCuRuCit=0一階R-C電路的放電過程曲線it0放電4.一階R-L電路的過渡過程（“放電”過程）+-UR1LuLiLt=0R2t03.非0起始態(tài)的R-C電路的過渡過程KRU+_Ct=0根據(jù)換

7、路定理疊加方法狀態(tài)為0，即U0=0輸入為0，即U=0時間常數(shù)初始值穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值一般形式：KRU+_Ct=0二、分析一階電路過渡過程的三要素法一階電路微分方程解的通用表達式：KRU+_Ct=0其中三要素為:穩(wěn)態(tài)值----初始值----時間常數(shù)----?代表一階電路中任一電壓、電流函數(shù)。式中三要素法求解過渡過程要點：終點起點t分別求初始值、穩(wěn)態(tài)值、時間常數(shù)將以上結(jié)果代入過渡過程通用表達式畫出過渡過程曲線（由初始值?穩(wěn)態(tài)值）???例1KR1=2k?U=10V+_C=1?Ft=0R2=3k?“三要素法”例題KR1=2k?U=10V+_C=1?Ft=0R2=

8、3k?4V6V10V0tuCuR12mAiC例2t=0R1=5k?R2=5k?I=2mAC=1?F，R為去掉C后的有源二端