电工电子学课件(非电专业)课件4.pptVIP

* * * * * * * * * * * * 1.12 电路的暂态分析 1.12.3 RC 电路的暂态响应 1.12.2 储能元件和换路定则 1.12.1 电阻元件、电感元件与电容元件 1.12.4 RL 电路的暂态响应(自学) * 稳定状态 指电路中的电压和电流在给定的条件下 已到达某一稳定值（对交流量是指它的幅值到达稳 定值）。稳定状态简称稳态。 暂态 电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态 往往不能跃变，而是需要一定过程（时间）的，这 个物理过程就称为过渡过程。电路的过渡过程往往 为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态常称 为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。 * 本节主要分析RC和RL一阶线性电路的暂态过程， 着重讨论下面两个问题： (1) 暂态过程中电压和电流(响应)随时间的变化规律; (2) 影响暂态过程快慢的电路的时间常数。 * 一、 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 线性电阻 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的 导电性能有关，表达式为： 表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。 电阻的能量 R u + _ 12.1 电阻元件、电感元件与电容元件 * 二、线性电容元件： 电容器是一种能储存电荷的器件,电容元件是电容器的理想化模型。电容量C表示储存电荷的能力。 C=q/u 正常数 单位：法拉： 1F=106μF= 1012 pF C q u O 电容和结构参数的关系：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） * 一、线性电容元件： C=q/u 1、伏安关系： （当u、i参考方向一致时） du/dt 0时，充电； du/dt 0时, 放电； u不变，i=0。 动态元件 C ＋ － u i 直流电路中电容相当于断路 * 电容的伏安关系还可写成： 式中，u(0)是在 t=0 时刻电容已积累的电压，称为初始电压；而后一项是在 t=0 以后电容上形成的电压，它体现了在0~t的时间内电流对电压的贡献。 由此可知：电容是一种记忆元件，有“记忆”电流的作用。 * 注意 当 i 有限时，电容电压不能突变，是连续变化的 ∵ 若u(t)能突变，则 ∞， 这与“ i(t)为有限值”的前提相矛盾。 C ＋ － u(t) i(t) * 2、电容的储能： 当电容电压和电流方向一致时，电容吸收的瞬时功率为： 瞬时功率可正可负，当 p(t)0时，说明电容是在吸收能量，处于充电状态；当 p(t) 0时，说明电容是在供出能量，处于放电状态。 对上式从∞到 t 进行积分，即得t 时刻电容上的储能为： * 无初始储能时应有u(-∞) =0。电容在时刻 t 的储能可简化为： 由上式可知：电容在某一时刻 t 的储能仅取决于此时刻的电压，而与电流无关，且储能 ≥0。 * 三、线性电感元件：电感器（线圈）是存储磁能的器件，而电感元件是它的理想化模型。当电流通过电感器时，就有磁链与线圈交链。 当磁通与电流 i参考方向之间符合右手螺旋关系时，（线性时）： Ψ(t)=L i(t) 电感元件符号 L 电感和结构参数的关系 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。 * 第P42-48页习题： A：1.11.1 B：1.10.1,1.10.3 1.11.2,1.11.3 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * - + Is R1 U1 + - R3 R2 R5 R4 I=？ U3 I4 UR4 + – 计算 功率 I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8A UR4 = I4 R4 =2.8×4=11.2V P = I UR4 =(-0.2) × 11.2= - 2.24W 负号表示输出功率 R4=4? IS=3A I= – 0.2A 恒流源 IS 的功率 如何计算 ? PIS= - 33.6W * 解： + - 25V 6A I 3? 5? 6A I 3? 5? 5A 11A 3? 5? I 求图示电路中电流I 55V 5? 3? I + – 5+3 I= 5×11 =55/8 A 例12 * 1? 例： + - 25V + - 6V 6A I 3? 5? 求图示电路中电流I * 恒压源与恒流源特性比较 恒压源 恒流源 不 变