《电路分析》课件9.4

内容简介

本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分“重计算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专业。

第9章线性电路过渡过程中

电流电压的计算9.1换路定律和初始条件的计算

9.2一阶电路的零输入响应——仅由初始储能激励9.3一阶电路的零状态响应——仅由电源激励9.4一阶电路的全响应9.5线性动态电路的复频域分析9.4一阶电路的全响应

动态电路换路时，最一般的情况是既有外加电源激励，电容、电感上又储存有初始能量，uC

(0－)

、iL(0－)

不为零，这时引起的电路响应称为全响应。9.4.1直流电源激励下一阶电路的全响应——三要素法

图示RC电路中既有电源，uC

(0－)又不为零，根据线性电路适用的叠加定律，该图可分解为(b)、(c)两图：(b)图无电源，但不为零，出现零输入响应；(c)图有电源，但为零，出现零状态响应。电容电压的全响应为

将全响应分解为零输入响应和零状态响应，反映了响应与激励之间的因果关系。一、全响应等于“零输入响应”与“零状态响应”之和二、全响应等于“稳态分量（强制分量）”与“暂态分量（自由分量）”之和

将全响应分解为稳态分量和暂态分量反映了过渡过程中的阶段性特点。时的值，称为稳态值。时的值，称为初始值。三、直流激励下一阶电路全响应的三要素表达式

观察上面两式，确定电容电压只需三个要素：初始值、新的稳态值及时间常数

值。更一般的情况，设所求电流、电压响应为f(t),则有初始值：将将稳态值：时间常数：RC电路的时间常数：RL电路的时间常数：

上式可用于计算直流激励下一阶动态电路中所有元件及支路的电流电压响应，也可以用于计算零输入响应与零状态响应。三要素表达式三要素讨论：f(t)在过渡过程中的变化可能有以下三种情况：①当时，暂态分量为零，无过渡过程；②当时，f(t)在换路后从f(0+)增长至f(∞)，波形是上升的负指数曲线。③当时，f(t)在换路后从f(0+)衰减至f(∞)，波形是下降的负指数曲线。P

[例9—11]解：（1）根据t=0－时的等效电路计算独立初始值电感电流（或电容电压）。（2）根据t=0＋时的等效电路计算各相关初始值。（3）根据t=∞时的等效电路计算各稳态值。(4)计算时间常数，必须用换路后的电路。

(5)将三个要素代入三要素法公式得换路后的电流及电压的波形如下图。P[例9—12]解：（1）电路电容电压为关键量，先用三要素法求电容电压，再根据电路定律来推算电流。根据t=0－时的等效电路计算电容电压初始值。根据t=∞时的等效电路计算电容电压稳态值。计算时间常数：将三个要素代入三要素法公式得由KVL得也可以直接用三要素法计算电流。（2）零输入响应：零状态响应：稳态分量：暂态分量：

9.4.2正弦电源激励下一阶电路的全响应

正弦电源激励时，电路的全响应仍等于稳态分量与暂态分量之和，其中稳态分量是一个正弦函数，可按第3章的相量法用换路后的电路计算，自由分量则按负指数规律变化。电路的全响应也仍等于零输入响应与零状态响应之和。以RL电路为例，由前面学过的知识可知：电路的零输入响应为：电路在正弦激励下的零状态响应：整理成三要素表达式，得零输入响应与零状态响应相加后得到全响应为：或写成稳态分量在t=0时的值。P[例9—14]解：用三要素法求解。（1）根据t=0－时的等效电路计算电感电流初始值。（2）根据t=∞时的等效电路用相量法计算电感电流稳态值。

（3）代入三要素表达式令暂态响应为零，即即得则从而稳态分量在t=0时的值为：9.4.3电子技术中充放电电路举例实例1：电容用于对半波整流电路进行滤波。

电路如图，经变压器降压，二极管半波整流后，u2和u0的波形分别如下图。可见，二极管输出的电压是脉动性很大的直流。为了使脉动直流波形更平直，需并联电容进行滤波。

u2>0时，u2给负载供电的同时，给电容充电，充电时间常数≈RdC很小，电容电压u0’立即充至的正峰值；

u2从正峰值开始减小时，二极管截止相当于断开，电容通过负载电阻RL放电，放电时间常数＝RLC很大，放电很慢，使u0’下降不多，结果改善了负载电压的波动性。实例2：“门电路”驱动电容性负载。

门电路的输出端与端点1相连时，正电源VDD通过