电路基础与实践项目6.ppt

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1、项目6动态电路的过渡过程6.1过渡过程的产生与换路定律6.2一阶电路的零状态响应6.3一阶电路的零输入响应6.4一阶电路的全响应6.5一阶电路的三要素法6.6积分电路和微分电路项目6动态电路的过渡过程【项目要求】通过对一阶动态电路的仿真，了解动态电路的过渡过程；能熟练应用换路定律，确定电路的初始值。掌握RC电路和RL电路的暂态过程响应的求解；熟练掌握三要素法；了解两种典型RC电路的应用。1.知识要求（1）了解电路的暂态过程，能熟练应用换路定律，确定电路的初始值；（2）掌握时间常数、零状态响应、零输入响应、全响应等概念；（

2、3）熟练掌握三要素法分析一阶电路的过渡过程；（4）了解微分电路和积分电路的作用。2.技能要求（1）应用仿真软件分析一阶RC电路和RL电路过渡过程；（2）应用仿真软件分析能够得到尖脉冲和锯齿波脉冲，RC电路应满足的条件。【实施目标】（1）应用仿真软件软件分析一阶电路的过渡过程及电路参数变化对响应的影响；（2）掌握三要素法分析电路的全响应；（3）应用仿真软件分析形成微分电路和积分电路的条件。【实施器材】计算机、Multisim软件【实施步骤】（1）讲解项目要求的相关知识；（2）根据要求仿真一阶RC电路的充放电过程，记录时间常

3、数；（3）仿真研究一阶RC电路零输入响应随时间变化的过程曲线；（4）仿真研究一阶RC电路零状态响应随时间变化的过程曲线；（5）仿真研究一阶RC电路全响应随时间变化的过程曲线，根据三要素法求出该一阶电路全响应；（6）仿真研究形成RC积分电路及RL微分电路的条件。【实训报告】实训报告内容包括实施目标、实施器材、实施步骤、测量数据及波形，并总结体会。【相关知识】6.1过渡过程的产生与换路定律由一种稳定状态转换到一种新的稳定状态，这个过程的变化都是逐渐的、连续的，而不是突然的、间断的，而是经历一个中间的变化过程，我们称之为过渡过

4、程或暂态过程。6.1.1过渡过程的产生换路是电路产生过渡过程的外部因素，而电路中含有储能元件才是过渡过程产生的内部因素。6.1.2换路定律及电路初始值的计算电路在发生换路时，电容元件两端的电压uC和电感元件上的电流iL都不会突变。假设换路是在瞬间完成的，则换路后一瞬间电容元件两端的电压应等于换路前一瞬间电容元件两端的电压，而换路后一瞬间电感元件上的电流应等于换路前一瞬间电感元件上的电流，这个规律就称为换路定律。电路换路以后，电路中各元件上的电流和电压将以换路后一瞬间的数值为起点而连续变化，这一数值就是电路的初始值。计算初

5、始值步骤如下（1）确定换路前电路中的和，若电路较复杂，可先画出时刻的等效电路，用基尔霍夫定律求解。（2）由换路定律确定和。（3）画出时的等效电路。（4）根据欧姆定律和基尔霍夫定律求解电路中其他初始值。若电容元件或电感元件在换路前无初始储能，在画等效电路时应将电容视为短路、电感视为开路若电容元件或电感元件在换路前的初始储能不为零，等效电路时需用一个端电压等于的电压源替代电容元件，用一个电流等于的电流源来替代电感元件.例6-1在图6-4所示电路中，已知US=10V，R1=4Ω，R1=4Ω，　　　，开关K在t=0时刻闭合，试求

6、K闭合后瞬间电路中各电压和电流的初始值。解首先标定电路中各被求电压和电流的参考方向，如图6-4所示。根据题意由换路定律知因R2并联在电容的两端，故。时刻的等效电路，如图6-5所示。由于电阻R2被短路，故电路中电流并且例6-2在如图6-6所示的电路中，已知US=1.8V，R1=4Ω，R1=4Ω，L=5mH，开关K在t=0时刻闭合，K闭合前电路已处于稳态，求K闭合后瞬间的电感电流，并计算电感元件两端电压的初始值。解如图6-6所示，先标出电路中各被求初始值的参考方向。因为电路在K闭合前已稳定，故根据换路定律有画出t=0+时刻的

7、等效电路，如图6-7所示，则在t=0+时刻电压由KVL定律得因此，换路瞬间，电感上的电流虽然不能突变，但加在它两端的电压却可以突变。【算一算】6.1.1如图6-4所示电路中，开关闭合达到稳定状态后，电容电压uc和电流ic各为多少?6.2一阶电路的零状态响应一般，激励包括电源（或信号源）这样的外加激励以及由储能元件上的初始储能提供的内部激励。如果电路在发生换路时，储能元件上没有初始储能，即或，我们称这种状态叫零初始状态。一个零初始状态的电路在换路后只受电源（激励）的作用而产生的电流或电压（响应）叫零状态响应。6.2.1RC

8、串联电路的零状态响应如图6-8所示充电电路，电容上原来不带电，即。在t=0时刻闭合开关K，根据换路定律，有由KVL可列出电路方程为其中所以这就是换路后电容两端电压的变化规律，它是一个指数方程。uC由两部分组成：其中Us是电容充电完毕的电压值，即电容电压的稳态值，常称为“稳态分量”；随时间按指数规律衰减，常称为“暂态分