电路的过渡过程及换路定律

1、6 电路的瞬态响应RC电路的瞬态响应RL电路的瞬态响应一阶电路瞬态响应分析法分析一阶电路瞬态响应的三要素法：已知：储能元件换路后初始值、换路后的稳态值、换路后电路的时间常数；已知：储能元件换路后初始值、换路后的稳态值、换路后电路的时间常数；则该电量的过渡过程为：teffftf)()0()()(6-1 过渡过程及换路定律过渡过程及换路定律 知识回顾：电阻电路知识回顾：电阻电路t = 0ER+_IK无过渡过程无过渡过程I电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，不存在过渡过程。不存在过渡过程。名词：稳态、暂态1.过渡过程的产生及研究意义过渡过程的产生及研究意义

2、 稳态稳态暂态暂态C电路处于旧稳态电路处于旧稳态KRU+_Cu开关开关K闭闭合合电路处于新稳态电路处于新稳态RU+_CutUCuRC电路过渡过程的产生电路过渡过程的产生:Uc=UUc=0旧稳态旧稳态 新稳态新稳态 过渡过程过渡过程 :电容为储能元件，它储存的能量为电场能量电容为储能元件，它储存的能量为电场能量 ，其大小为：其大小为： 221LiLW221cuWC 因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电电容的电路存在过渡过程。容的电路存在过渡过程。电感也为储能元件，它储存的能量为磁场能电感也为储能元件，它储存的能量为磁场能量量 ，其大小为：，其大小为：

3、同理:则有电感的电路也存在过渡过程则有电感的电路也存在过渡过程. 1.1.有储能元件（有储能元件（L L、C C）的电路在电路状态发生）的电路在电路状态发生变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等）存在过渡过程；参数改变等）存在过渡过程； 没有储能作用的电阻（没有储能作用的电阻（R R）电路，不存在过渡）电路，不存在过渡过程。过程。 2.2.电路中的电路中的 u u、i i在过渡过程期间，从在过渡过程期间，从“旧稳态旧稳态”进进入入“新稳态新稳态”，此时，此时u u、i i 都处于暂时的不稳定状态，都处于暂时的不稳定状态，所以过渡过程又称为

4、电路的暂态过程。所以过渡过程又称为电路的暂态过程。结论结论过渡过程是一种自然现象，过渡过程是一种自然现象， 对它的研究很重要。过渡过程的对它的研究很重要。过渡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。过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。研究过渡过程的意义研究过渡过程的意义 2. 换路定律换路定律什么是换路？什么是换路？1 . 电路接通、断开电源电路接通、断开电源2 . 电路

5、中电源的升高或降低电路中电源的升高或降低3 . 电路中元件参数的改变电路中元件参数的改变.电路状态的改变。电路状态的改变。换路定律内换路定律内容容: :在换路瞬间，电容上的电压、电感在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。中的电流不能突变。设：设：t=0 时换路时换路00- 换路前终了瞬间换路前终了瞬间- 换路后初始瞬间换路后初始瞬间)0()0(CCuu)0()0(LLii则则 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：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，能量的积累或自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或

6、 释放需要一定的时间。所以释放需要一定的时间。所以*电感电感 L 储存的磁场能量储存的磁场能量）（221LLLiW LW不能突变不能突变Li不能突变不能突变CW不能突变不能突变Cu不能突变不能突变电容电容C存储的电场能量存储的电场能量）（221CuWc 3.换路定律的应用换路定律的应用求解要点求解要点：1.)0()0()0()0(LLCCiiuu2.根据电路的基本定律和换路后的等效电路，确定其它电量的初始值。初始值初始值（起始值）：（起始值）：电路中电路中 u、i 在在 t=0+ 时时的大小。的大小。换路时电压方程换路时电压方程 :)0()0(LuRiU不能突变不能突变Li 发生了突变发生了突

7、变Lu根据换路定理根据换路定理A 0)0()0(LLii解解:V20020)0(LuiLUKt=0uLuR例例1 1求求 :已知: R=1k, L=1H , U=20 V、A 0Li设 时开关闭合,0t开关闭合前),0 (Li)0(Lu换路时电压方程换路时电压方程 :)0()0(LuRiU不能突变不能突变Li 发生了突变发生了突变Lu根据换路定理根据换路定理A 0)0()0(LLii解解:V20020)0(LuiLUKt=0uLuR例例1 1求求 :已知: R=1k, L=1H , U=20 V、A 0Li设 时开关闭合,0t开关闭合前),0 (Li)0(Lu例例2已知已知:H1k1V20LR

8、U、电压表内阻电压表内阻k500VR设开关设开关 K 在在 t = 0 时打开。时打开。求求: K打开的瞬间打开的瞬间,电压表两的电压。电压表两的电压。 K.ULVRiL解解:换路前换路前mA20100020)0(RUiL换路瞬间换路瞬间mA20)0 ()0 (LLii等效电路等效电路t=0+时的等时的等效电路效电路mA20)0(LSiI注意注意:实际使用中要加保护措施实际使用中要加保护措施VSIKULVRiLVLVRiu)0()0(V1000010500102033V(结论结论:电感上的电压可以突变大小电感上的电压可以突变大小,方向都不变方向都不变)小结小结 1. 换路瞬间，换路瞬间，LCiu 、不能突变。其它电量均可不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定；能突变，变不变由计算结果决定；0U2. 换路瞬间，换路瞬间，0)0(0UuC电容相当于恒压电容相当于恒压源，其值等于源，其值等于，0)0(Cu电容相当于短电容相当于短路；路；0)0 (0IiL3. 换路瞬间，换路瞬间，电感相当于恒流源，电感相当于恒流源，；0I其值等于其值等于0)0 (Li，电感相当于断路。，电感相当于断路。课堂训练课堂训练 提示：提示：先画出先画出 t=0 - 时