第3章电路的暂态分析课件.ppt

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1、3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.6RL电路的响应3.5微分电路与积分电路3.1电阻元件、电感元件与电容元件第3章电路的暂态分析教学内容理解电路的暂态与稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及电路时间常数的物理意义；掌握换路定则及初始值的求法；掌握一阶线性电路分析的三要素法。教学要求重点换路定则、电流初值的确定，一阶线性电路暂态分析的三要素法。电流初值的确定，一阶线性电路暂态分析的三要素法。难点学时数讲课4学时，习题1学时。研究暂态过程的目的：认识和掌握这种客观存在的物理现象的规律，既要充分利用暂态过程的特性，同时也必须预防它所

2、产生的危害。1.讨论暂态过程中电压与电流随时间变化的规律。2.影响暂态过程快慢的电路时间常数。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。电路暂态分析的内容：3.1.1电阻元件⒈电压与电流的关系：电阻对电流起阻碍作用。上式表明电能全部消耗在电阻元件上，转换为热能，电阻元件是耗能元件。⒊电阻能量：⒉参数意义：3.1电阻元件、电感元件与电容元件Rui+-⒈参数意义电感单位：亨(H)、毫亨(mH)3.1.2电感元件单位：韦(Wb)线圈的匝数N愈多，其电感愈大；线圈中单位电流产生的磁通愈大，电感也愈大。3.1电阻元件、电感元件与电容元件u电感元件Lui+-+-eL+-ieL磁通：磁

3、通链：⒉电压与电流的关系电流i与磁通Φ、感应电动势eL与磁通Φ的参考方向之间均符合右螺旋定则。感应电动势eL：具有阻碍电流变化的性质。当电流变化率为零，即线圈通过恒定电流时，电感端电压为零，故电感元件对直流电路视作短路。3.1电阻元件、电感元件与电容元件Lui+-+-eL当电感元件中的电流增大时，磁场能量增大，电能转换为磁能，即电感元件从电源取用能量。磁场能量：⒊电感元件能量当电流减小时，磁场能量减小，磁能转换为电能，即电感元件向电源放还能量。电感元件是储能元件，不是耗能元件3.1电阻元件、电感元件与电容元件将两边乘以i，并积分之，得⒈参数意义：电容单位：法(F)，微法(μF)，皮法(

4、pF)⒉电压与电流的关系当电压变化率为零时，即电压为恒定电压时，流过电容电流为零，故电容对直流电路视作开路。3.1.3电容元件3.1电阻元件、电感元件与电容元件电容元件Cui+-当电容元件上的电压增高时，电场能量增大，电容元件从电源取用能量（充电）。⒊电容元件能量当电压降低时，电场能量减小，电容元件向电源放还能量（放电）。3.1电阻元件、电感元件与电容元件电场能量：将两边乘以u，并积分之，得电容元件是储能元件，不是耗能元件3.2储能元件和换路定则3.2.1电路中产生暂态过程的条件与原因⒈产生暂态过程的条件换路：电路的接通、断开、短路、电压改变或参数改变等，使电路中的能量发生变化。⑴电路

5、中含有储能元件；⒉产生暂态过程的原因换路瞬间由于储能元件的能量不能跃变而产生。⑵电路发生换路。3.2储能元件和换路定则电感元件中储有的磁能不能跃变，因此iL不能跃变。电容元件中储有的电能不能跃变，因此uC不能跃变。3.2.2换路定则换路定则：电路换路瞬间，电感元件中的电流和电容元件上的电压不能跃变。设t=0为换路瞬间，则t=0-表示换路前的终了瞬间t=0+表示换路后的初始瞬间（初始值）换路定则仅适用于换路瞬间，用来确定t=0+时电路中电压和电流之值，即暂态过程的初始值。换路定则3.2储能元件和换路定则换路前，若储能元件储有能量，则在t=0-的等效电路中：⑵根据换路定则求出uC(0+)、

6、iL(0+)。电容元件视作开路，即求开路电压uC(0–)。电感元件视作短路，即求短路电流iL(0–)。3.2储能元件和换路定则3.2.3初始值的确定⒈独立初始条件uC(0+)与iL(0+)的确定⑴由t=0-的等效电路求出uC(0–)、iL(0–)。⑵换路前，如果储能元件储有能量，则在t=0+的等效电路中：⑴换路前，如果储能元件无储能，则在t=0+的等效电路中，电容元件视作短路，电感元件视作开路。电容元件用理想电压源代替，其电压值为uC(0+)；电感元件用理想电流源代替，其电流值为iL(0+)。3.2储能元件和换路定则⑶根据t=0+等效电路求非独立初始值。画出t=0+时的等效电路：换路瞬

7、间，除电容电压uC与电感电流iL不能跃变外，其它电量均可以跃变。⒉非独立初始条件(其它电压和电流的初始值)的确定例：换路前电路处于稳态，试求图示电路中元件电压和电流的初始值。解：⑴由t=0-等效电路求uC(0–)、iL(0–)3.2储能元件和换路定则624Vt=0iSiCuCuLiL12i16i2+-+-+-t=0-等效电路624VuC(0-)126+-+-iL(0-)⑵由t=0+等效电路求非独立初始值3.2储能元件和换路定则t=0