电路的暂态分析教学课件.ppt

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1、3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.6RL电路的响应3.5微分电路与积分电路3.1电阻元件、电感元件与电容元件第3章电路的暂态分析稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。第3章电路的暂态分析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。研究暂态过程的实际意义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。3.1.1电阻元件描述消耗电能的性质。根据欧姆定律即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系。线性电

2、阻金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的电性能有关，表达式为表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。3.1电阻元件、电感元件与电容元件电阻元件描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。1.物理意义3.1.2电感元件电感元件电感(H)线性电感:L为常数。非线性电感:L不为常数。电流通过N匝线圈产生(磁链)电流通过一匝线圈产生(磁通)2.自感电动势3.电感元件储能根据基尔霍夫定律可得将上式两边同乘上i，并积分，则得即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时,磁场能增大,电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。磁场能3.1.3电容元件描述电容两端

3、加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场,并储存电场能量的性质。电容当电容电压u变化时，在电路中产生电流将上式两边同乘上u，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时,电场能增大,电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能电容元件储能本节所讲的均为线性元件，即R、L、C都是常数。3.2储能元件和换路定则1.电路中产生暂态过程的原因电流i随电压u成比例变化。合S后，所以电阻电路不存在暂态过程(R为耗能元件)。图(a)：合S前，例：3.2储能元件和换路定则图(b)：合S后，由零逐渐增加到U。所以电容电路存在暂

4、态过程(C为储能元件)。合S前，U暂态稳态Ot所以uC不能突变。产生暂态过程的必要条件：因为L储能,换路:电路状态的改变。如电路接通、切断、短路、电压改变或参数改变。因为C储能，产生暂态过程的原因：物体所具有的能量不能跃变。在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变。(1)电路中含有储能元件(内因)。(2)电路发生换路(外因)。所以iL不能突变。电容电路：注：换路定则仅用于换路瞬间，来确定暂态过程中uC、iL的初始值。设：t=0表示换路瞬间(定为计时起点)t=0表示换路前的终了瞬间t=0+表示换路后的初始瞬间（初始值）2.换路定则电感电路：3.初始值的确定求解要点：(2)其他电量初始值的求

5、法。初始值：电路中各u、i在t=0+时的数值。(1)uC(0+)、iL(0+)的求法。①先由t=0的电路求出uC(0–)、iL(0–)；②根据换路定律求出uC(0+)、iL(0+)。①由t=0+的电路求其他电量的初始值；②在t=0+时的电压方程中uC=uC(0+)。在t=0+时的电流方程中iL=iL(0+)。暂态过程初始值的确定。例1：解：(1)由换路前电路求由已知条件知根据换路定则得已知，换路前电路处于稳态，C、L均未储能。试求：电路中各电压和电流的初始值。暂态过程初始值的确定。例1:,换路瞬间，电容元件可视为短路。,换路瞬间，电感元件可视为开路。iC、uL产生突变解：(2)由t=0

6、+电路，求其余各电流、电压的初始值例2：换路前电路处于稳态。试求：图示电路中各个电压和电流的初始值。解：(1)由t=0–电路求uC(0–)、iL(0–)换路前,电路已处于稳态：电容元件视为开路；电感元件视为短路。由t=0–电路可求得例2：换路前电路处于稳态。试求:图示电路中各个电压和电流的初始值。解：由换路定则：例2：换路前电路处于稳态。试求：图示电路中各个电压和电流的初始值。解：(2)由t=0+电路求iC(0+)、uL(0+)由图可列出带入数据iL(0+)uC(0+)例2：换路前电路处于稳态。试求：图示电路中各个电压和电流的初始值。解：解之得并可求出计算结果：换路瞬间，不能跃变，但可以跃

7、变。结论1.换路瞬间，uC、iL不能跃变,但其他电量均可以跃变。3.换路前,若uC(0−)0,换路瞬间(t=0+等效电路中),电容元件可用一理想电压源替代,其电压为uC(0+);换路前,若iL(0–)0,在t=0+等效电路中,电感元件可用一理想电流源替代，其电流为iL(0+)。2.换路前,若储能元件没有储能,换路瞬间(t=0+等效电路中)，可视电容元件短路，电感元件开路。3.3RC电路的响应用经典法分析电路的暂态过程