第2章 电路的瞬态分析复习.ppt

教学要求： 电路暂态分析的内容 2. 电感元件 3. 电容元件 2.2 换路定则与初始值的确定 1. 电路中产生暂态过程的原因 2.2.1 换路定则 2. 换路定则 P28 2.3 RC电路的瞬态分析 RC电路的全响应 2.4 微分电路和积分电路 2.4.1 微分电路 2. 分析 2.4.2 积分电路 3.波形 2.5 RL电路的瞬态分析 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。 1. 理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状 态响应、全响应的概念，以及时间常数的物 理意义。 2. 掌握换路定则及初始值的求法。 3. 掌握一阶线性电路分析的三要素法。 第2章电路的瞬态分析 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。 (1) 暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。 直流电路、交流电路都存在暂态过程, 我们讲课的重点是直流电路的暂态过程。 (2) 影响暂态过程快慢的电路的时间常数。 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 电感: ( H、mH) 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) u ? + - 线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。 (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。所以叫储能元件。 磁场能 描述电容两端加电压后，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： u i C + _ 电容元件 电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。 S — 极板面积（m2） d —板间距离（m） ε—介电常数（F/m） 当电压u变化时，在电路中产生电流: 电容元件储能 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，所以叫储能元件。 电场能 根据： 2.1.3 电感和电容的串并联 用于一个元件不能满足参数要求的场合。 并联 L=L1+L2 串联 等效电容 等效电感 连接方式 电感串联后，总电感变大。 电容串联后，总电容变小。 电流 i 随电压 u 比例变化。 合S后： 所以电阻电路不存在暂态过程 (R耗能元件)。 图(a)： 合S前： 例： t I O (a) S + - U R3 R2 u2 + - 图(b) 合S后： 由零逐渐增加到U 所以电容电路存在暂态过程 uC + - C iC (b) U + - S R 合S前: U 暂态 稳态 o t 产生暂态过程的必要条件： ∵ 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 不能突变 C u \ ∵ C 储能： 产生暂态过程的原因： 由于物体所具有的能量不能跃变而造成 在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变 若 发生突变， 不可能！ 一般电路 则 (1) 电路中含有储能元件 (内因) (2) 电路发生换路 (外因) 电容电路： 注：换路定则仅用于换路瞬间，以确定暂态过程中 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） 电感电路： 换路定则 2.2.2 电容电压和电感电流初始值的确定 求解要点： (2) 其它电量初始值的求法。 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) 画出0+时电路，再由0+电路求其它电量的初始值； 2) 在 t =0+时的电压方程中 uC = uC( 0+)、