电路分析基础教案（第5章）ppt课件.ppt

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1、第二篇动态电路的时域分析电路分析基础-李瀚荪1第二篇动态电路的时域分析在第一篇（第一章~第四章）中，介绍了电路分析的基本定律、定理和分析方法。明确了，电阻电路各元件的伏安关系（VCR）均为代数关系，通常将这类元件称为静态元件。而把由静态元件组成的电路称为静态电路，描述静态电路的是一组代数方程。2第二篇动态电路的时域分析但实际电路中，除了静态元件外，不可避免的存在另一类元件。如电感、电容，这些元件的的电流电压关系（VCR）为微分或积分关系，故称其为动态元件。3第二篇动态电路的时域分析把至少含有一个动态元件的电路称为动态电路

2、。描述动态电路的方程是以电流或电压为变量的微分方程。若动态电路在线性非时变的条件下，其描述方程是线性常微分方程。注意复习高等数学微分方程求解部分！！！4第二篇动态电路的时域分析若电路中只包含一个动态元件，可以用一阶微分方程描述。而用一阶微分方程描述的电路常称为一阶电路。一般而言，若电路中包含有n个独立的动态元件，可以用n阶微分方程描述。而用n阶微分方程描述的电路称为n阶电路。在恒定激励下，一阶电路不仅作为实际电路经常使用，而且它的分析方法具有一般性，可以直接推广到二阶或高阶电路的分析。5第二篇动态电路的时域分析第五章电容

3、元件与电感元件第二篇包含第五章~第七章共三章，讨论动态电路的时域分析方法，但只限于一阶和二阶的动态电路。第六章一阶电路第七章二阶电路6第五章电容元件与电感元件第二篇动态电路的时域分析7第五章电容元件与电感元件电容元件（capacitor）、电感元件（inductor）均属动态元件。只包含电阻元件和电源元件的电路称为电阻（resistive）电路，否则便是动态（dynamic）电路。亦即，动态电路至少包含有一个动态元件。动态元件的VCR，涉及对u或i的微分或积分。任何一个集总电路都必须服从两类约束。对动态电路来说，还需包含

4、动态元件的VCR。8第五章电容元件与电感元件电阻电路在任意时刻t的响应只与同一时刻的激励有关，与过去的激励无关。因此，电阻电路是“无记忆”，或是说“即时的”。与电阻电路不同，动态电路在任意时刻t的响应与激励的全部过去历史有关。因此，动态电路是“有记忆”的。9第五章电容元件与电感元件本章主要内容：动态元件的定义；动态元件的VCR；动态电路的等效电路；动态电路的记忆、状态等概念。10第一节电容元件第五章电容元件与电感元件11§5-1电容元件1、电容元件概念任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体就可构成一个电容器。12§5-1电容元

5、件电容元件是实际电容器的理想化模型。它只具有存储电荷、从而存储电场能量的作用。其参数为电容C：13§5-1电容元件2、电容元件定义理想电容元件应该只具有存储电荷从而建立电场的作用，而没有其他任何作用。因此可以定义电容元件为：一个二端元件，如果在任一时刻t，它的电荷q(t)同它的端电压u(t)之间的关系可以用q-u平面上的一条曲线（库-伏特性）来确定，则此二端元件称为电容元件。14§5-1电容元件u/Vq/C00u/Vq/C斜率为C与电阻元件类似，若约束电容元件的q-u（库-伏特性曲线）平面上的曲线是过原点的直线则称为线性

6、电容。若不是通过原点的直线（如图所示的曲线），则称为非线性电容。如变容二极管就是一种非线性电容，其电容随所加电压而变；15§5-1电容元件若约束电容元件的q-u平面上的曲线不随时间变化，则称为时不变电容，否则称为时变电容。电容元件的符号及其标示的关联参考方向如图所示，即在假定为正电位的极板上的电荷也假定为正。+-u(t)i(t)Cq(t)16§5-1电容元件u/Vq/C0斜率为C+-u(t)i(t)Cq(t)在关联参考方向下，如果u-q平面上的特性曲线是一条通过原点的直线，且不随时间而变，则此电容元件称之为线性时不变电容

7、元件。亦即：q(t)=Cu(t)其中C为一个与q、u及t无关的正值常量，是表征电容元件储存电荷能力的物理量，称为电容，单位为法拉，它是用来度量库-伏特性曲线斜率的。17§5-1电容元件3、电容元件特点线性电容有如下特点：（1）双向性库伏特性是以原点对称，如图所示，因此与端钮接法无关。u/Vq/C0斜率为CC18§5-1电容元件（2）动态性若电容两端的电压是直流电压U，则极板上的电荷是稳定的，没有电流，即：I=0。电容相当于断路（开路），所以电容有隔断直流作用。C+U-+q-qI=019§5-1电容元件但若电容两端的电压u

8、(t)是变化的，则极板上的电荷会随之变化，形成电流i(t)≠0。电容相当于导通，所以电容对于交流是导通的。可见，电容电流取决于该时刻两端电压的变化率，而与该时刻的电压值无关，这反映了电容的动态性。C+u(t)-+q(t)-q(t)i(t)≠020§5-1电容元件（3）记忆性电容在t时刻的电压与以前所有的电流都有关，因