电路暂态分析课件.ppt

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1、电路的暂态分析换路定则与电压电流初始值教学目的：让学生掌握过渡过程的概念，和换路定理，会通过计算来确定电路的初始状态值教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题第5章电路的暂态分析(电路的过渡过程)5.1概述5.2换路定理及初始值的确定5.3一阶电路过渡过程的分析5.4脉冲激励下的RC电路5.5含有多个储能元件的一阶电路5.1概述tE稳态暂态旧稳态新稳态过渡过程:C电路处于旧稳态KRE+_开关K闭合电路处于新稳态RE+_“稳态”与“暂态”的概念:产生过渡过程的电路及原因?

2、无过渡过程I电阻电路t=0ER+_IK电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，不存在过渡过程。Et电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：电容电路储能元件因为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。EKR+_CuCt储能元件电感电路电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。KRE+_t=0iL结论有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等）存在过渡过程；没有储能作用的电阻（R）

3、电路，不存在过渡过程。电路中的u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进入“新稳态”，此时u、i都处于暂时的不稳定状态，所以过渡过程又称为电路的暂态过程。研究过渡过程的意义：过渡过程是一种自然现象，对它的研究很重要。过渡过程的存在有利有弊。有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形；不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。说明：5.2.1换路定理换路:电路状态的改变。如：5.2换路定理及初始值的确定1.电路接通、断开电源2.电路中电源的升高或降低3.电路中元件参数的改变…………..描

4、述换路定理？换路定理:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。设：t=0时换路---换路前瞬间---换路后瞬间则换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变的原因解释如下：自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或释放需要一定的时间。所以*电感L储存的磁场能量不能突变不能突变不能突变不能突变电容C存储的电场能量*若发生突变，不可能！一般电路则所以电容电压不能突变从电路关系分析K闭合后，列回路电压方程：KRE+_CiuC5.2.2初始值的确定求解要点：1.2.根据电路的基本定律和换路后的等效电路，确定其它电量的初始值。初

5、始值（起始值）：电路中u、i在t=0+时的大小。例1换路时电压方程:不能突变发生了突跳根据换路定理解:求:已知:R=1kΩ,L=1H,U=20V、设时开关闭合开关闭合前iLUKt=0uLuR解:换路前(大小,方向都不变)换路瞬间例2K.ULVRiL已知:电压表内阻设开关K在t=0时打开。求:K打开的瞬间,电压表两的电压。t=0+时的等效电路V注意:实际使用中要加保护措施KULVRiL等效电路已知:K在“1”处停留已久，在t=0时合向“2”求:的初始值，即t=(0+)时刻的值。例3E1k2k+_RK12R2R16V2k解：E1k

6、2k+_RK12R2R16V2k换路前的等效电路ER1+_RR2t=0+时的等效电路E1k2k+_R2R13V1.5mA+-计算结果电量Ek2k+_RK12R2R16V2k小结1.换路瞬间，不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定；3.换路瞬间，电感相当于恒流源，其值等于，电感相当于断路。2.换路瞬间，电容相当于恒压源，其值等于电容相当于短路；自学教材提示：先画出t=0-时的等效电路画出t=0+时的等效电路（注意的作用）求t=0+各电压值。10mAiKiRiCiLKR1R2R3UCULKRE+_C电压方程根据电路规律列

7、写电压、电流的微分方程，若微分方程是一阶的，则该电路为一阶电路（一阶电路中一般仅含一个储能元件。）如：5.3一阶电路过渡过程的分析一阶电路的概念:一阶电路过渡过程的求解方法教学目的：让学生掌握过渡过程的计算方法，通过电路分析列写常系数线型微分方程，并且通过换路定理确定方程的初始值。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题5.3.1一阶电路过渡过程的求解方法(一)经典法:用数学方法求解微分方程；(二)三要素法:求初始值稳态值时间常数……………...本节重点(一)经典法一

8、阶常系数线性微分方程由数学分析知此种微分方程的解由两部分组成：方程的特解对应齐次方程的通解（补函数）即例KRE+_C得：（常数）。和外加激励信号具有相同的形式。在该电路中，令代入方程]作特解，故此特解也称为稳态分量或强在电路中，通常取换路后的新稳态值[记做：制分