习题课一阶电路和二阶电路的时域分析.ppt

2019年4月30日星期二,1,第七章 一阶电路和二阶电路的时域分析,1. 换路定则和电路初始值的计算； 2. 一阶动态电路时间常数的计算； 3. 一阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应的概念和物理意义； 4. 一阶动态电路暂态响应的三要素计算法； 5. 简单二阶电路响应性质的判断； 6. 复杂函数的阶跃函数表达式。,基本考点,用单位阶跃函数表示复杂的信号,例 1,例 2,2019年4月30日星期二,3, 初始值的计算,t = 0+ 时各电压和电流的值,求初始值的步骤:,1.由换路前电路（稳定状态）求uC(0)和iL(0)；,2.由换路定则求得 uC(0+) 和 iL(0+) 。,3.画0+等效电路(初始值等效电路)。,4.由0+电路求所需各变量的0+值。,b. 电容（电感）用电压源（电流源）替代。,a. 换路后的电路,小结,方向保持不变,替代定理,c.激励源用us(0+)与is(0+)的直流电源来替代。,2019年4月30日星期二,5,解：,t = 0-电路,求图示电路在开关闭合瞬间各支路电流和电感电压。,1. 由换路前的“旧电路”计算uC(0-)和iL(0-) 。,C视为开路； L视为短路。,iL(0-) = 12A,uC(0-) = 24V,= iL(0+),= uC(0+),可以算出：,2019年4月30日星期二,6,2.画出t = 0+等效电路： 电感用电流源替代，电容用电压源替代。,iC(0+) =,48-24,3,= 8A,uL(0+) =,48-212,= 24V,iL(0-) = 12A = iL(0+),uC(0-) = 24V = uC(0+),i(0+) = iL(0+) + iC(0+),= 12 + 8 = 20A,t = 0+等效电路,全响应 = 零状态响应 + 零输入响应,零输入响应: 与激励成正比,零状态响应： 与激励大小无关,2019年4月30日星期二,8, 用“三要素法”分析一阶动态 电路的暂态过程,直流激励作用下：,t = 电路,t = 0+电路,2019年4月30日星期二,9,三要素法求解暂态过程的要点,终点,(1) 求初始值、稳态值、时间常数；,(3) 画出暂态过程中电压、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；,2019年4月30日星期二,10,电路响应的变化曲线,2019年4月30日星期二,11,越大，曲线变化越慢， 达到稳态所需要的时间越长。, 时间常数,U,2019年4月30日星期二,12,稳态分量, 时间常数,2019年4月30日星期二,13,当 t = 5 时, 暂态基本结束, uC 达到稳态值。, 时间常数,2019年4月30日星期二,14,试求t0时的i(t)。,换路后，C 通过(R1/R2)放电，Req= R1/R2 = 2W。 所以 t = ReqC = 2 s,根据换路定则： uC (0-) = uC (0+) = 4 V,解：,(t0),2019年4月30日星期二,15,换路前：iL(0-)= -IS= -2A,Req = 2W,求iL的三要素：, iL(0+) = iL(0-) = -2A,iL(t) = 3+(-2-3)e,即：iL(t) = 3-5e-0.5t A,试求：i(t)和iL(t) 。,2019年4月30日星期二,16,求uL。,解：iL(0-)= - 4A = iL(0+),iL() = 1.2A,代入三要素公式,iL =1.2-5.2e-100t A,2019年4月30日星期二,17,得 uL = 52e-100t V,iL =1.2-5.2e-100t A,2019年4月30日星期二,18,电路原处于稳态，t=0 时开关S闭合，求换路后的电流i(t) 。,iL(0-) = 0，,uC(0-) = 10V，,换路后变为两个独立的单回路,解：,电容电路的三要素为 ：,iC(0+) = uC(0+)R1 = 5A,t1 = R1C = 0.5s ,iC() = 0,电感电路的三要素为 ：,iL(0+) = iL(0-) = 0,t2 = LR2 = 0.2s ,iL() = UR2,= 105 = 2A,i(t) = iL(t) + iC(t),求出iC(t)、iL(t) 后,2019年4月30日星期二,19,P195 习题7-18，试求 t0 时的 u(t)。,iL(0-) = 6A。,uC (0-) = 10V，,解：,换路后变为两个独立的单回路：,电容电路的三要素为 ：,t1 = R1C = 1/20.5 = 1/3s,uC () = 2V, uC (t) = 2(1-e-3t ) V,2019年4月30日星期二,20,电感电路的三要素为 ：,iL(0+) = iL(0-) = 6A,t2 = LR2 = 1/(6+3) = 1/9 s,iL() = 3A,S,+,-,u(t),2W,6W,0.5F,+,-,3V,1W,9A,1H,3W,+,-,uC,iL,+,-,uL,uL = -27e-9t V, iL = 3 + 3e-9t A, u(t) = uC (t) - uL(t) = 2(1-e-3t ) - 27e-9t V,2019年4月30日星期二,21,t=0时S1从位置1拨向位置2，经0.12s后S2打开，求uC(t)并绘波形图。,解：,先求初始值,uC(0-) = -10V,再分时段用三要素法求解。,(1) 0t0.12s,uC(0+) = uC(0-) = -10V,uC() =,30+20,30,50,=30V,t1 = (20/30)1031010-6,= 0.12s,uC(t) = 30-40e-8.33t V,(0t0.12s),2019年4月30日星期二,22,(2) t0.12s,uC(0.12-) = 30-40e-8.330.12 = 15.28V,uC(0.12+) = uC(0.12-) = 15.28V,t2 = R2 C = 301031010-6 = 0.3s,uC() = 0,uC(t) = 15.28e-3.33(t-0.12) V,t0.12s,2019年4月30日星期二,23,P199 题7-35，试求 t0 时的i。,解：先求单位阶跃响应,