線性電路的瞬態(tài)過(guò)程

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1、第7章線性電路的瞬態(tài)過(guò)程7.1瞬態(tài)過(guò)程7．2RC電路的瞬態(tài)過(guò)程7.3RL電路的瞬態(tài)過(guò)程7．4一階電路的三要素法7．5RC電路的應(yīng)用授課日期班次授課時(shí)數(shù)2課題：第七章線性電路的瞬態(tài)過(guò)程7.1瞬態(tài)過(guò)程教學(xué)目的：了解電路的瞬態(tài)過(guò)程；熟練應(yīng)用換路定則，確定電路的初始值重點(diǎn)：應(yīng)用換路定則，確定電路的初始值難點(diǎn)：與重點(diǎn)相同教具：多媒體作業(yè)：P161：7.25自用參考書(shū)：《電路》丘關(guān)源著教學(xué)過(guò)程：由案例7.1引入本次課第七章線性電路的瞬態(tài)過(guò)程7.1瞬態(tài)過(guò)程1.瞬態(tài)過(guò)程的概念2.換路定則3.一階電路初始值的計(jì)算（1）基本概念及分析方法（2）典型例題分析4

2、.課堂練習(xí)課后小計(jì)：第7章線性電路的瞬態(tài)過(guò)程7.1瞬態(tài)過(guò)程案例7.1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，其轉(zhuǎn)速由零逐漸上升，最終達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；高速行駛汽車(chē)的剎車(chē)過(guò)程：由高速到低速或高速到停止等。它們的狀態(tài)都是由一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到一種新的穩(wěn)定狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程的變化都是逐漸的、連續(xù)的，而不是突然的、間斷的，并且是在一個(gè)瞬間完成的，這一過(guò)程就叫瞬態(tài)過(guò)程。1.瞬態(tài)過(guò)程的概念（1）穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)是指電路中的電壓、電流已經(jīng)達(dá)到某一穩(wěn)定值，即電壓和電流為恒定不變的直流或者是最大值與頻率固定的正弦交流。（2）瞬態(tài)過(guò)程電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)向另一種穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為瞬態(tài)過(guò)程

3、，也稱(chēng)為過(guò)渡過(guò)程。電路在瞬態(tài)過(guò)程中的狀態(tài)稱(chēng)為瞬態(tài)。7.1瞬態(tài)過(guò)程觀察如圖7.1所示電路，可以了解電路產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的原因。圖7.1瞬態(tài)過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的外因是接通了開(kāi)關(guān)，但接通開(kāi)關(guān)并非都會(huì)引起瞬態(tài)過(guò)程，如電阻支路。產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的兩條支路都存在有儲(chǔ)能元件（電感或電容），這是產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的內(nèi)因。（3）換路通常把電路狀態(tài)的改變（如通電、斷電、短路、電信號(hào)突變、電路參數(shù)的變化等），統(tǒng)稱(chēng)為換路，并認(rèn)為換路是立即完成的。所以，產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的原因有兩個(gè)方面，即外因和內(nèi)因。換路是外因，電路中有儲(chǔ)能元件（也叫動(dòng)態(tài)元件）是內(nèi)因。7.1瞬態(tài)過(guò)程2.換路定

4、律（1）電感元件由于它所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量在換路的瞬間保持不變，因此可得iL(0+)=iL(0－)（2）電容元件由于它所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量在換路的瞬間保持不變，因此可得uC(0+)=uC(0－)因此，換路時(shí)，電容電壓uC不能突變；電感電流iL不能突變。這一結(jié)論叫做換路定律。即uC(0+)=uC(0－)iL(0+)=iL(0－)3.一階電路初始值的計(jì)算（1）一階電路只含有一個(gè)儲(chǔ)能元件的電路稱(chēng)為一階電路。（2）初始值我們把t=0+時(shí)刻電路中電壓、電流的值，稱(chēng)為初始值。（3）電路瞬態(tài)過(guò)程初始值的計(jì)算按下面步驟進(jìn)行：7.1瞬態(tài)過(guò)程①求出t=0－時(shí)的電容電

5、壓uC(0－)和電感電流iL(0－)值；②求出t=0+時(shí)的電容電壓uC(0+)和電感電流iL(0+)值；③畫(huà)出t＝0＋時(shí)的等效電路，把uC(0+)等效為電壓源，把iL(0+)等效為電流源；④求電路其它電壓和電流在t＝0＋時(shí)的數(shù)值。例7.1圖7.2（a）所示的電路中，已知R1=4，R2=6,US=10V,開(kāi)關(guān)S閉合前電路已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，求換路后瞬間各元件上的電壓和電流。(a)原電路圖(b)t=0－時(shí)的等效電路(c)t=0＋時(shí)的等效電路圖7.2例7.1電路圖解：(1)換路前開(kāi)關(guān)S尚未閉合，R2電阻沒(méi)有接入，電路如圖（b）所示。由換路前的電路7

6、.1瞬態(tài)過(guò)程uC(0－)＝US＝10V（2）根據(jù)換路定律uC(0+)＝uC(0－)＝10V（3）開(kāi)關(guān)S閉合后，R2電阻接入電路，畫(huà)出t＝0＋時(shí)的等效電路，如圖（c）所示。（4）在圖（c）電路上求出各個(gè)電壓電流值7.1瞬態(tài)過(guò)程例7.2圖7.3（a）中，直流電壓源的電壓Us=50V，R1=5Ω，R2=5Ω，R3=20Ω，電路原已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，在t=0時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，試求0＋時(shí)的iL、Uc、UR、ic、UL。(a)原電路圖(b)t=0+時(shí)的等效電路圖7.3例7.2電路圖解：先求uC(0－)、iL(0-)。因?yàn)殡娐酚芍绷骷?lì)，且已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，所以電感元

7、件如同短路，電容元件如同開(kāi)路。7.1瞬態(tài)過(guò)程由換路定律得授課日期班次授課時(shí)數(shù)2課題：7.2RC電路的瞬態(tài)過(guò)程教學(xué)目的：掌握RC電路的瞬態(tài)過(guò)程響應(yīng)的求解重點(diǎn)：RC電路的瞬態(tài)過(guò)程響應(yīng)的求解難點(diǎn)：時(shí)間常數(shù)的求解教具：多媒體作業(yè)：P161：7.4自用參考書(shū)：《電路》丘關(guān)源著教學(xué)過(guò)程：一、復(fù)習(xí)提問(wèn)1.什么是瞬態(tài)過(guò)程2.求初始值時(shí)電感和電容如何等效？二、新授：由案例7.2引入本次課7.2RC電路的瞬態(tài)過(guò)程1.RC電路的零輸入響應(yīng)2.RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)課后小計(jì)：7．2RC電路的瞬態(tài)過(guò)程案例7.2電容元件經(jīng)常作為過(guò)電壓保護(hù)元件并聯(lián)在電路中，它主要利用電

8、容元件在換路瞬間電壓不能發(fā)生躍變這一原理進(jìn)行工作的，這其實(shí)是一個(gè)電容的放電過(guò)程。那么在換路過(guò)程中電容電壓和電流又是怎樣變化的呢？我們必須對(duì)RC電路的瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行分析。1.RC電路的零輸入響應(yīng)R