《動(dòng)態(tài)電路》PPT課件

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1、第八章動(dòng)態(tài)電路第8章動(dòng)態(tài)電路教學(xué)目的：1.理解電路的動(dòng)態(tài)過程及其有關(guān)的概念。2.掌握求解一階動(dòng)態(tài)電路的三要素分析方法。教學(xué)內(nèi)容概述：介紹了電路的動(dòng)態(tài)過程及其有關(guān)的概念，敘述了求解一階動(dòng)態(tài)電路的一般分析方法和三要素分析方法，并對(duì)微分電路、積分電路和RLC電路的動(dòng)態(tài)過程作了簡述。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：電路的動(dòng)態(tài)過程的換路定律及三要素分析法。難點(diǎn)：求解一階電路的三要素公式的推導(dǎo)過程，RLC動(dòng)態(tài)電路的分析。第8章動(dòng)態(tài)電路穩(wěn)態(tài)電路：電路中的物理量隨時(shí)間按規(guī)律作周期性變化，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。如直流電路，正弦電路，非正弦周期電路。

2、動(dòng)態(tài)電路：在含有儲(chǔ)能元件的電路中，當(dāng)電路從一種穩(wěn)態(tài)變換到另一種穩(wěn)態(tài)的中間過程的電路稱為動(dòng)態(tài)電路。其間的電流或電壓隨時(shí)間按規(guī)律作非周期性變化，電路處于變動(dòng)狀態(tài)。8.1換路與電路初始值8.1.1電路的動(dòng)態(tài)過程第8章動(dòng)態(tài)電路換路：電路狀態(tài)的突然改變稱為換路。如：電路與電源的接通、斷開，短路，或電路的激勵(lì)、結(jié)構(gòu)改變或元件參數(shù)突然改變等。電路的動(dòng)態(tài)過程：在含有儲(chǔ)能元件（C或L）的電路中，當(dāng)電路發(fā)生換路后，電路中的電壓或電流從一種穩(wěn)態(tài)變換到另一種穩(wěn)態(tài)的中間過程，稱為電路的動(dòng)態(tài)過程，也叫暫態(tài)過程。第8章動(dòng)態(tài)電路電路發(fā)生動(dòng)態(tài)過程的條

3、件是：（1）電路中含有儲(chǔ)能元件L或C（內(nèi)因）；（2）電路發(fā)生換路（外因）。這是因?yàn)殡娙莺碗姼卸际莾?chǔ)能元件（電容中電場能量和電感中磁場能量），而在一般電路中的能量是不能突變的，能量只能是漸變，而不是躍變。假如能量可以躍變，就意味著需要提供無窮大的功率，這在實(shí)際中是不可能的。即：當(dāng)?t→0，而能量w可以躍變時(shí)，將導(dǎo)致功率：第8章動(dòng)態(tài)電路8.1.2換路定律在換路瞬間：如果電容元件的電流為有限值時(shí)，其電壓uC不能躍變；如果電感元件的電壓為有限值時(shí)，其電流iL不能躍變。t=0-：表示換路前的最后一瞬間；t=0+：表示換路后的最

4、前一瞬間。換路定律：第8章動(dòng)態(tài)電路注：流過電容元件的電流可以躍變；電感元件上的端電壓可以躍變。因?yàn)樗鼈兊能S變不會(huì)導(dǎo)致能量的躍變。如果電容元件上的電壓可以躍變，則電容元件的電流為無窮大，在一般電路中這是不可能的。如果電感元件中的電流可以躍變，則電感元件上的電壓為無窮大，在一般電路中這是不可能的。第8章動(dòng)態(tài)電路8.1.3電路初始值的確定對(duì)于一階動(dòng)態(tài)電路而言，求初始值的一般步驟如下：（1）由t=0-時(shí)的電路，求出uC（0-），iL（0-）；（2）畫出t=0+時(shí)的等效電路；（3）根據(jù)t=0+時(shí)的等效電路，求出各電流、電壓的

5、初始值。第8章動(dòng)態(tài)電路例8.1已知電路如圖所示，換路前電路處穩(wěn)態(tài)，L、C均未儲(chǔ)能。試求電路中各電壓和電流的初始值。解：（1）由換路前電路求：uC（0–），iL（0–）由已知條件知：uC（0–）＝0，iL（0–）＝0根據(jù)換路定律得：uC（0＋）＝uC（0–）＝0iL（0＋）＝iL（0–）＝0第8章動(dòng)態(tài)電路（2）畫出t=0+的等效電路圖，求其余各電流、電壓的初始值uC（0+）＝0，換路瞬間，電容元件可視為短路；iL（0+）＝0，換路瞬間，電感元件可視為開路。第8章動(dòng)態(tài)電路例8.2如圖所示電路中，R0=30Ω，R1=20Ω

6、，R2=40Ω，US=10V，S閉合前電路穩(wěn)定，求S在t=t0時(shí)刻閉合后，圖中電流、電壓的初始值。第8章動(dòng)態(tài)電路解：根據(jù)題意，S閉合前為直流穩(wěn)定電路，iC（t0-）=0，uL（t0-）=0，當(dāng)t=t0-時(shí)等效電路如圖所示，則：第8章動(dòng)態(tài)電路S閉合后，由換路定律知iL（t0+）=iL（t0-）=0.2AuC（t0+）=uC（t0-）=4V因?yàn)閡C（t）和iL（t）不能躍變，所以用電壓為uC（t0+）的理想電壓源代替C，用電流為iL（t0+）的理想電流源代替L，在t=0+時(shí)刻的等效電路如圖所示。第8章動(dòng)態(tài)電路則：i

7、C（t0+）=iL（t0+）-i1（t0+）-i2（t0+）=0.2-0.2-0.1=-0.1AuL（t0+）=US-iL（t0+）R0-uC（t0+）=10-0.2×30-4=0V第8章動(dòng)態(tài)電路直流激勵(lì)下動(dòng)態(tài)電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)具有的兩個(gè)特征：電容元件相當(dāng)于斷路，通過電容的電流為零；電感元件相當(dāng)于短路，其電感兩端電壓為零。即：注意：在直流穩(wěn)定狀態(tài)下，電容電流等于零，但電荷和電壓不一定為零；電感電壓等于零，但磁鏈和電流不一定為零。第8章動(dòng)態(tài)電路8.2一階電路動(dòng)態(tài)過程的三要素法8.2.1一階線性動(dòng)態(tài)電路如圖所示的RC電路，

8、若開關(guān)S在t=t0時(shí)刻閉合，由KVL得到電路的電壓關(guān)系為：1、RC接通直流電源的動(dòng)態(tài)電路方程。uR（t）＋uC（t）=uS（t）第8章動(dòng)態(tài)電路在R、C和uS（t）或iS（t）為已知的條件下，上式是電壓uC（t）關(guān)于時(shí)間t的一階常系數(shù)線性非齊次微分方程?；虻?章動(dòng)態(tài)電路2、RL接通直流電源的動(dòng)態(tài)電路方程。圖示RL電路，開關(guān)S在t=t0時(shí)刻閉合后，