第2章电路的瞬态分析课件.ppt

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1、2.1瞬态分析的基本概念一、稳态和瞬态1、稳态：电路稳定的状态2、瞬态：电路暂时的状态（过渡过程）C电路处于旧稳态KRU+_开关K闭合电路处于新稳态RU+_++__旧稳态新稳态过渡过程（瞬态）1当电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变时，都会引起电路工作状态的变化。换路换路后，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，这种变化往往不能瞬间完成，而是有一个瞬态过程。2换路后为什么会有瞬态过程？i)换路是引起瞬态过程的外因。ii)电路中存在电容或电感等储能元件，电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变是引起瞬态过程的内因。UtUK

2、R+_CuCKRU+_t=0iLt问题：电阻电路是否存在过渡过程？3二、激励和响应电路从电源（包括信号源）输入的信号统称为激励。激励有时又称输入。电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的作用下产生的电压和电流统称为响应。响应有时又称输出。4(1)零输入响应电路在无外部激励的情况下，仅由内部储能元件中所储存的能量引起的响应。按照产生响应原因的不同，响应可分为：R2＋1S(t=0)i(t)uC(t)－＋－USC2R15(2)零状态响应在换路时储能元件未储存能量的情况下，由激励所引起的响应。R＋2S(t=0)i(t)uL(t)－＋

3、－USL1R6(3)全响应在储能元件已储有能量的情况下，再加上外部激励所引起的响应。在线性电路中:全响应＝零输入响应＋零状态响应＋1S(t=0)i(t)uC(t)－＋－U0C2R＋－US72.2储能元件电容是用来表征电路中电场能量储存这一物理性质的理想元件。C=qu——电荷量，单位为库[仑](C)——电压，单位为伏[特](V)——电容，单位为法[拉](F)一、电容＋qiu＋－＋－－q＋－Ciu＋－8Ciu＋－i=Cdudt电容的瞬时功率p=ui=Cududtu的绝对值增大时，>0,p>0,电容从外部输入功率，ududt把电能

4、转换成了电场能。u的绝对值减小时，<0,p<0,电容向外部输出功率，ududt电场能又转换成了电能。若外部不能向电容提供无穷大的功率,电场能就不可能发生突变。因此，电容的电压u不可能发生突变。9电容串联时C1u＋－C2＋－u1＋－u2=1C1C1＋1C2u1=C2C1＋C2uu2=C1C1＋C2u电容并联时u＋－C1C2C＝C1＋C210电感是用来表征电路中磁场能量储存这一物理性质的理想元件。——磁链，单位为韦[伯](Wb)——电流，单位为安[培](A)——电感，单位为亨[利](H)二、电感u＋－eiN＝NL=i线圈

5、的磁链Liu＋－e11电感的瞬时功率p=ui=Lididti的绝对值增大时，>0,p>0,电感从外部输入功率，ididt把电能转换成了磁场能。i的绝对值减小时，<0,p<0,电感向外部输出功率，ididt磁场能又转换成了电能。u=LdidtLiu＋－e若外部不能向电感提供无穷大的功率,磁场能就不可能发生突变。因此，电感的电流i不可能发生突变。12无互感存在的两电感线圈串联时,等效电感为=1L1L1＋1L2L＝L1＋L2无互感存在的两电感线圈并联时,等效电感为13由于电容中的电场能和电感中的磁场能不能突变,所以换路瞬间，电容上

6、的电压和电感中的电流不可能突变。2.3换路定律换路定律电容电压和电感电流在换路后的初始值应等于换路前的终了值。换路前的终了时刻表示为t=0-换路后的初始时刻表示为t=0＋uC(0+)=uC(0－)iL(0+)=iL(0－)14换路定律仅适用于换路瞬间。换路前的电路换路定律换路后uC和iL的初始值换路后其他电流和电压的初始值换路后的电路电路达到新稳态时电流和电压的稳态值初始值用u(0)和i(0)表示稳态值用u()和i()表示15补充：初始值的确定初始值独立初始值：只能根据换路前的电路才能求出初始值(电容电压、电感电流)非独

7、立初始值：采用0+等效电路法来确定(除电容电压、电感电流以外,包括电感电压、电容电流)0+等效电路法：t=0+时的电容电压和电感电流分别以电压源和电流源来替代16例1换路前电路已达稳态，t=0时S打开，求iC(0+)。R1＋40k10kSiCuC－i＋－10VR2解：根据换路前电路求uC(0+）画出t=0+等效电路图如下R140k10kSic(0+）＋－10VR2＋－8V根据t=0+等效电路可求得iC(0+）为17例2换路前电路已达稳态，t=0时S闭合，求uL(0+)。R1＋1ΩSiLuL－＋－10VR24Ω解：根据换路前电

8、路求iL(0+）根据t=0+等效电路可求得uL(0+）为画出t=0+等效电路图如下R1＋1ΩSuL－＋－10VR24Ω2AuL(0+)为负值，说明它的真实方向与图上标示的参考方向相反，即与iL(0+)非关联，实际向外供出能量。18［例2.3.1］在图示电路中，已知US＝5V，IS＝5A，R