电工电子学(PPT)-2

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1、第2章暂态电路分析太原理工大学电工基础教学部第2章暂态电路分析2.1动态元件2.2换路定则与初始值的确定2.3RC暂态电路分析2.4微分电路与积分电路2.5RL暂态电路分析第2章暂态电路分析本章要求：1.理解动态元件的物理性质及其在电路中的作用.2.掌握换路定则及初始值的求法。3.理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义。4.掌握一阶线性电路分析的三要素法。2.1.1电感元件单位：H,mH,H单位电流产生的磁链1.电感uiee2.自感电势uei2.1动态元件3.电流、电压的基本关系当直流时,电感通直流

2、，对直流电感相当于短路。当交流时,电感阻交流，对交流电感有反抗作用。uei电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：4.电感的磁场能量例求:u(t)及t=2.5s时，电感元件的功率和能量电感元件的电路中，已知:L=2H和i(t)的表达式。解：已知则t=2.5s时电感元件小结2.1.2电容元件单位电压下存储的电荷单位：F,F,pF++++----+q-qui1.电容电容符号有极性无极性+_+uiC2.电流、电压的基本关系当直流时,电容隔直流，对直流电容相当于开路。当交流时,电容通交流，对交流电容也有反抗作用。例求:（1）i(t)并指出电流的实际方向

3、。（2）电容在放出能量，还是在吸收能量？电容元件的电路中，已知:C=8μF，电容是一种储能元件,储存的电场能量为：3.电容的电场能量uiC解：显然，i为负值，说明电流的实际方向与参考方向相反。显然，p<0，电容在放出能量。电容元件小结理想元件的基本关系及性质LCR元件基本关系元件性质储能元件储能元件耗能元件2.1.3理想元件的串联和并联两个元件串联和并联时参数的计算公式等效电感L等效电容C等效电阻R连接方式串联并联2.2.1概述1.过渡过程的概念（1）稳态：电路中的电压、电流恒定或作周期性变化。（2）暂态：电路从一个稳态向另一个稳态变化时所经过

4、的状态。（3）过渡过程：电路从一个稳态经过一定时间过渡到另一个新的稳态的物理过程。（4）暂态分析：研究过渡过程中电压或电流随时间的变化规律，即求u（t）、i（t）（0≤t<∞）2.2换路定则与电路初始值的确定稳态暂态旧稳态新稳态过渡过程:电路进入新稳态RE+_tEo开关S闭合随时间tC电路原处于旧稳态SRE+_（t=0）2.产生过渡过程的原因和条件（1）原因储能元件所储存的能量不能突变电阻电路无过渡过程电阻是耗能元件，其上电流和电压可以突变。toiut=0ER+_iSu电容电路因为电场能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。

5、Eto有过渡过程不能突变∴电容的不能突变∵注意：iC可以突变iCuCEKR+_CuCiCt=0电感电路有电感的电路存在过渡过程to有过渡过程电感的不能突变∵不能突变∴（2）条件换路（开关的通断、参数的改变等）储能元件电容C电感L注意：uL可以突变SRE+_t=0iLuLuLiL注意：直流电路、交流电路都存在过渡过程。本课的重点讲授直流电路的过渡过程。3.研究过渡过程的意义(1)利用电路暂态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。(2)控制、预防可能产生的危害暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏

6、。2.2.2换路定则及电路初时值的确定1.换路定则（1）用途：确定电容电压和电感电流的初时值（2）内容：设：t=0时换路——前一稳态的终了时刻——过渡过程的初始时刻2.电路初时值的确定需根据换路前终了瞬间和的电路（t=0-）进行计算。稳态时电容视为开路，电感视为短路。uC和iL为独立初时值（1）uC和iL初时值的确定（2）确定其它电压和电流的初始值iC、uL、uR、iR等为非独立初始值①画出时的电路。则电容视为短路。电路中，电容视为恒压源若则电感视为开路。的电路中，电感视为恒流源若②应用电路的基本定律和基本分析方法，在电路中计算其它各电压和电流

7、的初始值。例1求:已知:R=1kΩ,L=1H,U=20V、开关闭合前设时开关闭合iLUSt=0uLuR不能突变根据换路定则解:发生了突变iLUSt=0uLuR电路≠试求:的初始值。E1k2k+_RS12R2R16V2kt=0S在“1”处停留已久，在t=0时合向“2”。例2已知:解：E1k2k+_RK12R2R16V2k电路ER1+_RR2t=0+时的等效电路E1k2k+_R2R13V1.5mA+-计算结果电量Ek2k+_RK12R2R16V2k已知:电压表内阻设开关S在t=0时打开。求:S打开的瞬间,电压表两端的电压。例3解:根据换路定则注意:

8、线圈两端过电压，实际使用中要加保护措施。S.ULVRiLt=0uVS.ULRiLt=0例4提示：先画出t=0-时的等效电路画出t=0+时的等效电路（注