电工学(电工技术)第七版-上册-第三章-电子教案

1、第三章电路的过渡分析，3.2存储元件和逆变器的规律，3.3RC电路的响应，3.4一次线性电路过渡分析的三要素法，3.6RL电路的响应，3.5微分电路和积分电路，3.1电阻元件，电感元件，电容元件，第三章电路的过渡分析，1 .电阻元件， 理解电感元件和电容元件的特征2 .理解电路的过渡状态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念和时间常数的物理意义3 .掌握进路转换的规律和初始值的计算方法4 .掌握一次线性电路分析的三要素法。 第3章电路的过渡解析，本章中，稳定状态：在指定的条件下电路中电压、电流达到了稳定值。 过渡过程：电路从一个稳态转变为另一个稳态的过渡过程。 第三章电路过渡分析，1 .

2、利用电路过渡过程产生特定波形的电信号，如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。 研究了过渡过程的实际意义，2 .可能发生的危害过渡过程开始的瞬间会发生过电压、过电流，可能损坏电气设备和零件。 3.1.1描述了电阻元件、功耗的性质，根据欧姆定律：电阻元件上的电压与通过的电流呈线性关系，线性电阻、金属导体的电阻与导体的尺寸和导体材料的电性能有关，公式表示：电力都被电阻消耗，转换成热能。 电阻的能量、3.1电阻元件、电感元件和电容元件、电阻元件记述了存储在线圈中流过电流时产生的磁场、磁场能量的性质。 1 .物理意义，3.1.2电感元件，2 .自感应电动势：电感元件，3 .电感元件的储能，根据基尔

3、霍夫定律得到：上式的两侧乘以I进行积分，电感将电能转换成磁场能量，转换成线圈电流增大时磁场能增大，电感元件从电源取出电能的电流减少时，磁场减少，电感元件向电源放出能量。 磁场能，3.1.3电容元件，在电容两端通电后，在这两个极板上分别聚集等量的异信号电荷，在介质上形成电场，积累电场能的性质。 电容器：电压u变化时，电路中产生电流：电容器元件蓄积，在上式的两边乘以u进行积分时，电容器将电能转换为电场能量并蓄积在电容器中，电压增大时，电场能量增大，电容器电场能、电容元件的蓄积，本节中所述的都是线性元件，即r、l、c是常数。 3.2存储元件和传输路径的规律、1 .电路产生过渡过程的原因、电流I根据电

4、压u的比例而变化。 合起来，s :电阻电路不存在过渡过程(r能量元件)。 图(a ) :合s前：例如，3.2存储元件和传输路径的规律，图(b )，因此，电容器电路发生过渡的过程(c存储元件)，合s前：过渡：稳定的、过渡的过程的必要条件：M l存储：传输路径：的电路状态的变化。 例如：电路接通、断开、短路、电压变化或参数变化：/c储藏：发生过渡过程的原因：由于物体具有的能量无法飞跃，因此在过渡过程中存储元件的能量也无法飞跃，(1)电路中包含存储元件(内因) (2)。 2、传输线规律、电感电路：3 .初始值的确定、解决要点：(2)其他电量初始值的求出方法。 初始值：电路中的各u、I为t=0时的数值

5、。 (1)uC(0)、iL(0)的求法。 (1)首先，从t=0-的电路中获得uC(0- )、iL(0- )； 2 )根据传输路径规律求出uC(0)、iL(0)。 1 )从t=0的电路求出其他电量的初始值，2 )用t=0时的电压方程式求出uC=uC(0)，用t=0时的电流方程式求出iL=iL(0)。 根据过渡过程的初始值的确定，例1 .已知的条件，根据传输路径法则，传输路径前的电路是稳定的，c、l没有被存储。 试制：电路中各电压和电流的初始值。过渡过程的初始值的确定，例1:iC，uL发生了突变，(2)由2)t=0电路求出其馀各电流、电压的初始值，例2 :转换前电路处于稳定状态。 求出图示电路中的

6、各电压和电流的初始值。变换前的电路已经稳定：电容元件被视为开路，电感元件被视为短路。 可以从t=0-电路求出：例2 :变换前的电路处于稳定状态。 求出图示电路中的各电压和电流的初始值。 解：转路法则：例2 :转路前电路稳定。 求出图示电路中的各电压和电流的初始值。 解： (2)从t=0的电路求出iC(0)、uL(0)，从图中求出数据，在iL(0)、uc(0)、例2 :变换前的电路中稳定。 求出图示电路中的各电压和电流的初始值。 解：得到解，求出计算结果：功率量：结论，1 .变换的瞬间，uC、iL不能迁移，其他功率量可以迁移。 另外，在变换前，若uc(0)为0，则在变换瞬间(t=0等效电路中)，

7、电容元件被替换为理想的电压源，该电压为uc(0)的变换前，若iL(0)为0，则可以用t=0的等效电路用理想的电流源代替电感元件，该电流为iL(0)。 2 .在转换前，如果没有存储元件被存储，则在转换的瞬间(在t=0的等效电路中)，可视电容元件被短路，电感元件断开。 3.3RC电路的响应是以经典方式分析电路的瞬态过程是通过从激励(电源电压或电流)解电路的微分方程获得电路的响应(电压和电流)。 零输入响应：没有电源的激励，并且输入信号为零，只对来自电容元件的初始状态的电路的响应。 实质： RC电路的放电过程，3.3.1RC电路的零输入响应，代入上式，电路稳定，电容器c通过电阻r放电，t=0时，开关

8、，一次线性常数一次微分方程，(1)列KVL方程式，1 .电容电压uC的变化规则(t0 )，图示电路，3.3 解方程式：特征方程式，根据初始值决定积分常数a，一次微分方程的解：电容电压uC从初始值按照指数规则衰减，衰减，(3)电容电压uC的变化规则，电阻电压：放电电流，电容电压：2 .电流和电阻电压的变化规则，3 .变化曲线， 4 .时间常数，(2)物理意义，命令：单位：S，(1)维，当时，时间常数决定电路的瞬态过程变化的速度：越大，曲线的变化越慢，达到稳定所需的时间越长。 时间常数的物理意义是：、t=5时，过渡过程几乎结束，uC达到了稳态值。 (3)过渡时间，理论上可以认为电路达到稳定状态，工

9、序上，电容器放电几乎结束了。随时间衰减，3.3.2RC电路的零状态响应，零状态响应：存储元件的初始能量为零，仅电源激励对电路的响应。 实际上：当RC电路的充电过程，分析： t=0时，如果接通开关s，电路实际上就输入步进电压u。 与恒压不同，电压u式、一次线性常数的非齐次微分方程式、方程式的解=方程式的解对应于齐次方程式的解，1.uC的变化规则、(1)列KVL方程式、3.3.2RC电路的零状态响应、(2)解方程式、解方程式、求解：方程式的解： 根据与齐次微分方程式的解相对应地求出微分方程式的解并决定积分常数a的传输路径的法则，在t=0时，(3)电容电压uC的变化规则、过渡成分、稳定成分、过渡中存

10、在，电路成为稳定状态时的电压、3 .变化曲线、t=时，电容电压uC是初始值吗？ 2 .电流iC的变化规则，4 .时间常数的物理意义，为什么在t=0时电流变得最大？ 当、t=5时，过渡状态几乎结束，uC达到稳态值。 3.3.3RC电路的全响应、1.uC的变化规则、全响应：电源激励、电容元件的初始状态不为零时的电路的响应。基于加法定理的全响应=零输入响应零状态响应，稳态成分，零状态响应，过渡成分，结论2 :全响应=稳态成分，全响应，结论1 :全响应=零输入响应零状态响应，稳态值，初始值，3.6RL电路的响应，3.6.1RL电路的零(1)变化规则1 )决定初始值，(2)变化曲线，2.RL直接从直流电

11、源断开，(1)可能发生的现象，(1)电压表的瞬时过电压，(2)解决方案，2 )连接电流二极管d，1 )放电电阻，3.6.2RL电路的零状态响应，1 .变化规则，2 决定稳态解、初始值，的3.4一次线性电路过渡分析的三要素法，只包含一个存储元件，或者包含与一个存储元件等价的线性电路，即使复杂，其微分方程式也是一次常数线性微分方程式，根据古典法导出结果，全响应：代表一次电路的任一电压、电流函数，在式中，当直流电源被激励时，利用求一次线性电路微分方程的解的公式：三要素的方法求解过渡过程称为三要素法。 一次电路可以应用三要素法求解，在求和的基础上，可以直接写电路的响应(电压和电流)。三要素法解决过渡过

12、程的要点： (1)求出初始值、稳态值、时间常数，(3)描绘出过渡电路的电压、电流随时间变化的曲线。 (2)将求出的三要素结果代入过渡过程通用式，求出变换后的电路的电压和电流，其中电容器c视为开路，电感l视为短路，即求出直流电阻性电路的电压和电流。 (1)稳态值的计算，响应中的“三要素”的确定，例如，根据t=0-电路求出，在转换瞬间t=(0)的等效电路中，(2)初始值的计算，对1 )简单的一次电路，R0=R； 2 )对于比较复杂的一次电路，R0是转换后的电路中除去电源和存储元件后，在存储元件两端求出的无源二端网络的等效电阻。 (3)时间常数的计算类似于对一次RC电路和对一次RL电路应用达宁定理来

13、计算电路等效电阻的方法。 即，从存储元件两端看的等效电阻如图所示。 另外，例1 :电路如图所示，在t=0时接通开关s，在接通s之前电路是稳定的。 求出电容器电压和电流。 (1)可以决定初始值，用t=0-电路求出，变换规则，应用例，(2)决定稳态值，用变换后电路求出稳态值，(3)用变换后电路求出时间常数，用uC的变化曲线图，三要素法求出，例2 :t=0-时电路，电路图，开关s闭合前在t=0时关闭s，求出t0时的电容电压uC和电流iC、i1和i2。求初始值、1、2、求时间常数、从右图的电路求稳态值、1、2、(、相关)、1、2、3.5微分电路和积分电路、3.5.1微分电路、微分电路和积分电路是矩形脉