电工学(I)第六章.ppt

3 1 第6章电路的瞬态分析 3 2 6 1概述 稳态 与 暂态 的概念 uc 稳态1 暂态 3 3 产生暂态过程的电路及原因 电阻是耗能元件 其上电流随电压比例变化 不存在暂态过程 电容 电感为储能元件 它们储存的能量为电场能量和磁场能量 而能量的存储和释放需要一个过程 所以有电容 电感的电路存在暂态过程 1 元件条件 2 电路状态条件 电路结构或参数发生的改变 俗称换路 可能引起暂态过程 3 4 直流电路 交流电路都存在暂态过程 本章只分析讨论直流电路的暂态过程 说明 研究暂态过程的意义 暂态过程是一种自然现象 对它的研究很重要 暂态过程的存在有利有弊 有利的方面 如电子技术中常用它来产生各种波形 不利的方面 如在暂态过程发生的瞬间 可能出现过压或过流 致使设备损坏 必须采取防范措施 3 5 一 换路定则 6 2换路定则和初始值的确定 3 6 换路瞬间 电容上的电压 电感中的电流不能突变的原因解释如下 自然界物体所具有的能量不能突变 能量的积累或释放需要一定的时间 所以 3 7 证明电容电压不能突变 S闭合后 列回路电压方程 3 8 二 初始值的确定 3 根据电路的基本定律 求解换路后t 0 时的等效电路 即可确定电路中其它电量的初始值 初始值 电路中u i在t 0 时的大小 3 9 已知 S在 1 处已经达到稳态 在t 0时合向 2 3 10 3 11 计算结果 3 12 小结 3 13 6 3一阶电路的零输入响应 2 零状态响应 无内部储能 仅由外加电源激励信号产生的响应为零状态响应 3 全响应 电路元件上的内部储能和外加电源激励均不为零时的响应 为全响应 1 零输入响应 在无外加激励条件下 仅由内部储能引起的响应 为零输入响应 暂态过程按能量来源可分以下三种响应 3 14 一 RC电路的零输入响应 S在2已达稳态 C充电达 故 S在t 0时从2合向1 1 求uC 3 15 列KVL方程 求uC 3 16 即 3 17 物理意义 衰减到0 368U所需的时间 当t 5 时 暂态过程基本结束 认为uC达到稳态值 3 18 2 求i 3 求uR 式中负号表示与所选参考方向相反 3 19 二 RL电路的零输入响应 略 6 4一阶电路的零状态响应 求uC 一 RC电路的零状态响应 3 20 3 21 求通解 通解即 的解 设 3 22 将 得 3 23 可得 3 24 二 RL电路的零状态响应 略 6 5一阶电路的全状态响应和三要素法 经典法 用数学方法求解微分方程 三要素法 求初始值 稳态值 时间常数 一阶电路全响应的求解方法 3 25 一阶电路的概念 根据电路规律列写电压 电流的微分方程 若微分方程是一阶的 则该电路为一阶电路 3 26 其中三要素为 3 27 3 28 3 29 求 例 已知 开关S原处于闭合状态 t 0时打开 解 用三要素法 3 30 稳态值 时间常数 起始值 3 31 解 讨论题 3 32 S打开的瞬间 电压表两端的电压 3 33 本章小结 一 换路定则及确定初始值的方法 二 一阶线性 含C或L