陈明辉-电路理论 第5章ppt课件.ppt

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1、5-15.1电容元件与电感元件5.3一阶电路的零输入响应5.2换路定则与电压电流初值的确定第5章电路的暂态过程分析5.4一阶电路的零状态响应5.5一阶电路的全响应与三要素法5-2线性时不变电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。电路符号电容器++++––––+q–qC5.1电容元件与电感元件5.1.1电容元件5-3与电容有关的两个变量:C,q对于线性电容，有：q=Cu一、特性方程C称为电容器的电容电容C的单位：F(法)(Farad，法拉)F=C/V=A•s/V=s/常用F，nF，pF等表示。

2、Ciu+–+–5-4线性电容的q~u特性是过原点的直线quOC=q/utg二、伏安关系：u,i取关联参考方向Ciu+–+–或5-5电容充放电形成电流：(1)u>0，du/dt>0，则i>0，q，正向充电(电流流向正极板)；(2)u>0，du/dt<0，则i<0，q，正向放电(电流由正极板流出)；(3)u<0，du/dt<0，则i<0，q，反向充电(电流流向负极板)；(4)u<0，du/dt>0，则i>0，q，反向放电(电流由负极板流出)；Ciu+–+–5-6三、基本特性1.动态特性i的大小与u的变化

3、率成正比，与u的大小无关；(微分形式)称为电容元件的动态特性。2.记忆特性电容元件是一种记忆元件；(积分形式)当u为常数(直流)时，du/dt=0i=0。电容在直流电路中相当于开路，电容有隔直作用；3.电容电压的连续性若电容电流有界5-74.电容的储能特性由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。从t0到t电容储能的变化量：5-8例5.1.1已知电容电压uC的波形,求电流iC,并作出其波形图.解：uC+–iC4FC(a)1t/s３uC/V0２(b)-1411t/s4iC/A0２－4(c)345-9例5.1

4、.2已知uC(0)=0,求uC(t)=100V,需输入几个电流脉冲？解：t0(c)0.2t1t2t3t40.1uC/ViC/At0.10(b)t1t2t3t41suC+–iC1FC(a)类推，uC(t4)=0.2V,uC(t)=100V,需输入1000个电流脉冲。5-10与电感有关两个变量:L,对于线性电感,有：=Lii+–u–+e线性时不变电感元件：任何时刻，电感元件的磁链与电流i成正比。Liu+–电路符号一、特性方程5.1.2电感元件5-11线性电感的~i特性是过原点的直线iOL=/itg

5、=N为电感线圈的磁链L称为自感系数电感L的单位：H(亨)(Henry，亨利)H=Wb/A=V•s/A=•s5-12二、伏安关系u,i取关联参考方向:Liu+–e+–根据电磁感应定律与楞次定律或5-13当i为常数(直流)时，di/dt=0u=0。电感在直流电路中相当于短路；三、基本特性1.动态特性u的大小与i的变化率成正比，与i的大小无关；(微分形式)称为电感元件的动态特性。2.记忆特性电感元件是一种记忆元件；(积分形式)3.电感电流的连续性若电感电压有界5-144.电感的储能特性由此可以看出，电感是无

6、源元件，它本身不消耗能量。从t0到t电感储能的变化量：5-15例5.1.3已知电感电流iL的波形,求电压uL并作出其波形图.解：+–iL3HL(a)uL1t３iL/A0２(b)1-11tuL/V0２-3(c)31-15-16例5.1.4已知电感L=1H,iL(0)=I0，外加电压为单位阶跃求电感电流iL(t)的表达式和变化波形。解：tiL/A0(b)I0tuL/V0(a)15-17电容元件与电感元件的比较：电容C电感L变量电流i磁链关系式电压u电荷q结论：(1)元件方程是同一类型；(2)若把u-I，q-，C-

7、L，i-u互换,可由电容元件的方程得到电感元件的方程；(3)C和L称为对偶元件,、q等称为对偶元素。*显然，R、G也是一对对偶元素:I=U/RU=I/GU=RII=GU5-18动态电路：含动态（储能）元件L(M)、C。KCL、KVL方程仍为代数方程，而元件方程中含微分或积分形式。因此描述电路的方程为微分方程。(记忆电路)电阻电路：电路中仅由电阻元件和电源元件构成。KCL、KVL方程和元件特性均为代数方程。因此描述电路的方程为代数方程。(即时电路)电阻电路与动态电路5.2换路定则与电压电流初值的确定5.2.1

8、换路与换路定则5-19S未动作前S接通电源后进入另一稳态i=0,uC=0i=0,uC=US什么是电路的过渡过程？稳定状态(稳态)过渡状态(动态)S+–uCUSRCiS+–uCUSRCi过渡过程：电路由一个稳态过渡到另一个稳态需要经历的过程。5-20uCtt1USO初始状态过渡状态新稳态过渡过程产生的原因1.电路中含有储能元件(内因)能量不能跃变2.电路结构或电路参数发生变