12-项目十二 认识瞬态过程

电工技术基础主编沈柏民副主编陆晓燕余萍1目录

Contents项目一认识实训室与安全用电常识项目二认识基本电阻电路项目三认识与应用简单电阻电路项目四认识与分析复杂直流电路项目五认识与应用电容器项目六认识与分析磁与电磁2目录

Contents项目十一认识变压器项目十二认识瞬态过程项目九认识与运用正弦交流电路项目十分析与运用三相交流电路项目七分析与运用电磁感应现象项目八认识正弦交流电3项目十二认识瞬态过程4项目目标项目十二认识瞬态过程1．理解瞬态过程，了解瞬态过程在工程技术中的应用。2．理解换路定律，能运用换路定律求解电路的初始值。3．了解RC串联电路瞬态过程，理解时间常数的概念。4．了解时间常数在工程技术中的应用，能解释影响其大小的因素。5项目导入项目十二认识瞬态过程

在生产生活中，常会遇到瞬态过程（也称为暂态过程或过渡过程），如电动机从静止状态起动，它的转速从零逐渐上升，最后到达稳定值的过程就是一个瞬态过程。

本项目主要有认识换路定律、认识RC电路的瞬态过程等2个学习任务。6项目实施项目十二认识瞬态过程

学习任务一认识换路定律7项目十二认识瞬态过程

如图12-1所示电路中，EL1、EL2、EL3为3只相同的白炽灯，E为直流电源，其中白炽灯EL2与电感L串联，白炽灯EL3与电容器C串联。当开关S未闭合时，3只白炽灯都不亮。当开关S闭合瞬间，白炽灯EL1立即正常发光；白炽灯EL2是逐渐变亮，经过一段时间达到与白炽灯EL1同样的亮度；白炽灯EL3闪亮一下就不亮了。这种现象的原因是什么呢？学习任务一认识换路定律8项目十二认识瞬态过程

本学习任务通过观察实验现象来理解瞬态过程、换路定律，能够计算电压与电流的初始值。学习任务一认识换路定律9项目十二认识瞬态过程

一、瞬态过程

瞬态过程也称为过渡过程或暂态过程。一般地说，事物的运动和变化，通常都可以区分为稳态和瞬态两种不同的状态。凡是事物的运动和变化，从一种稳态转换到另一种新的稳态，是不可能发生突变的，需要经历一定的过程（需要一定的时间），这个物理过程就叫做瞬态过程。学习任务一认识换路定律10项目十二认识瞬态过程

学习任务一认识换路定律11项目十二认识瞬态过程

一、瞬态过程

在图12-1所示电路中，白炽灯EL2与电感L串联。在开关S处于打开状态时，电路中没有电流，白炽灯EL2是不亮的，这是一个稳态。

当开关S闭合接通电源，白炽灯慢慢亮起来，达到某一亮度后，就维持这一亮度，说明电路中维持一恒定电流，这又是一个稳态。而白炽灯EL2从不亮（电路中没有电流）到维持一定亮度（电路中维持一定的电流）是经过一定时间的，这就是RL电路接通直流电源的瞬态过程。学习任务一认识换路定律12项目十二认识瞬态过程

一、瞬态过程

由上分析可知，引起电路瞬态过程的原因有两个，即外因和内因。电路的接通或断开、电源的变化、电路参数的变化、电路的改变等都是外因；内因即电路中必须含有储能元件。

引起瞬态过程的电路变化叫做换路。电路中具有电感或电容元件时，在换路后通常有一个瞬态过程。学习任务一认识换路定律13项目十二认识瞬态过程

学习任务一认识换路定律14项目十二认识瞬态过程

二、换路定律

设t=0为换路瞬间，而以t=0-

表示换路前的终止瞬间，

t=0+表示换路后的初始瞬间。从t=0-到t=0+

瞬间，电容元件上的电压和电感元件中的电流不能跃变，这叫做换路定律。用公式表示为

换路定律仅适用于换路瞬间，可根据它来确定t=0+时电路中电压和电流的值。换路前，如果储能元件没有储能，则在换路的一瞬间，

，电容器相当于短路；

电感器相当于短路。学习任务一认识换路定律15项目十二认识瞬态过程学习任务一认识换路定律16

在电路换路时，只有电感中的电流和电容上的电压不能跃变，电路中其他部分的电压和电流都可能跃变。项目十二认识瞬态过程

学习任务一认识换路定律17项目十二认识瞬态过程

学习任务一认识换路定律18项目十二认识瞬态过程学习任务一认识换路定律19

在实际工作中要特别注意电路的瞬态过程现象。

它会使电路中出现过电流或过电压情况，有可能损坏电路元件或设备，但是在家用电器和广播通信设备中可以利用电路的瞬态过程来工作。项目实施项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程20项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程21项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程22项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程23项目十二认识瞬态过程

一、RC电路的充电过程

由于电路中只有电阻和电容，因此在开关S闭合的瞬间电流发生了跃变。

此时电流最大，对电容器充电速度最快，两极板间电压升高速度最快。随着电容器极板上电荷量的增加，两极板间电压升高，电容器两端电压逐渐接近电源电压，充电电流逐渐减小。

当电容器两端电压等于电源电压时，充电电流减小到零，瞬态过程结束，电路达到稳定状态。那么，RC电路中的充电电流是按什么规律变化的呢？学习任务二认识RC电路的瞬态过程24项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程25项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程26项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程27项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程28项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程29项目十二认识瞬态过程二、RC电路的放电过程

理论和实验证明，电容器通过电阻放电的电流和电容器两端的电压都按指数变化变化，其数学表达式为：

式中

=RC，是电容器通过电阻放电的时间常数。

学习任务二认识RC电路的瞬态过程30项目十二认识瞬态过程

学习任务二认识RC电路的瞬态过程31项目十二认识瞬态过程一、瞬态过程

在具有储能元件的电路中，换路后，电路不能立即由一种稳定状态到另一种稳定状态，需要经历一定的过程（需要一定的时间），这个物理过程就称为瞬态过程。瞬态过程也称过渡过程或暂态过程。

项目总结32【项目总结】项目十二认识瞬态过程

二、换路定律1．换路

引起瞬态过程的电路变化称为换路，如电路的接通、断开、电源的变化、电路参数的变化等。电路中具有电感或电容元件时，在换路后通常有一个瞬态过程。2．换路定律

换路时，电容元件上的电压和电感元件中的电流不能发生跃变，这称为换路定律。用公式表示为

换路定律可以确定电路发生瞬态过程的初始值。项目总结33【项目总结】项目十二认识瞬态过程三、RC电路瞬态过程RC电路瞬态过程的特性见表12-1。项目总结34【项目总结】项目十二认识瞬态过程1．笔记本电脑通常在拔掉电源后，其指示灯还会亮几秒，你知