第三章简单电路的过渡过程090309要点分析.pptVIP

第3章 简单电路的过渡过程 3.1电路的初始条件及换路定律 3.2一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应 3.3求解一阶电路过渡过程的三要素法 3.4微分电路和积分电路 重点: ① 电路初始条件的确定及换路定律。 ② 一阶电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 ③ 求解一阶电路过渡过程的三要素法。 ④ 微分电路和积分电路。 难点: ①换路定律。 ②电路产生过渡过程的根本原因。 ③求解一阶电路暂态过程的方法：三要素法。 ④微分电路和积分电路。 3.1换路定律及换路后初始值的确定 过渡过程的根本原因:是电路中储能元件所具有的能量不能突变。 暂态过程:能量的改变需要一定的时间。因此，必须经历一个过渡过程，才能达到一个新的稳定状态。 暂态电路:处于暂态过程的电路。 3.1.1 换路定律 电路工作条件的改变称之为换路，包括电路或开关的接通与断开．电路连接结构或元件参数的改变，以及开路短路等。 iL (0+) = iL (0-) （3-1） uc (0+) = uc (0-) （3-2） 3.1.2 换路后初始值的确定 初始值:指换路后瞬间(t=0+时)各元件的电压或电流值。 求电路中某支路上电压u(0+)或电流i(0+)步骤: （1）在t=0-时刻，求出u(0-)或i(0-)值。 （2）根据换路定律，直接写出iL (0+) = iL (0-) 或uc (0+) = uc (0-) 。 （3）在t=0+时刻，将换路后的电容uc(0+)等效为电压源，电感iL(0-)等效为电流源，求出电路中某支路上的电压u(0+)或电流i(0+)。 注意：初始值只在换路瞬间有效。 例3.1 图3-1所示电路中，电阻均为1k, 试计算开关S闭合后瞬间的电压, 和电流ic、iL、iR。 可以将以上例题中求解换路初值的方法推广到其他的更加复杂的电路中，唯一不变的原则就是换路前后储能元件的储能不能突变，电路中流过电感的电流不变，当作电流源看待，电容两端的电压不变，看作电压源。注意求得的值只在t=0+这一时刻有效，其他时刻的值应按照下一节的方法求得。 3.2 RC电路的过渡过程及三要素法 一阶电路:电路中只包含一个电感或电容元件的电路称为一阶电路，根据电路所列的方程为一阶微分方程。 响应:求解电路的微分方程可以得出电路中电压电流的变化过程。 a. 零输入响应 b. 零状态响应 c. 全响应 三要素法:将看到电路的响应主要与电路的三个要 素有关，只要知道了这三个要素就可以求出电路的响应。 3.2.1 电路的零状态响应 电容的零状态响应:RC 电路如图3-3所示，=0时电容储能为零。开关S闭合，求电容两端电压的变化过程,也就是电容的充电过程。 求解RC电路的一个重要公式 : 3.2.2 电路的零输入 零输入:是指电路的输入激励突然为零，电路中电量的变化过程。 图3-5所示电路中,求电路中电容两端电压的变化过程即求电路的零输入响应。 3.2.3 电路的全输入响应 电路的全响应:电容的初始值不为零,输入激励也不为零,此时的电容两端电压过渡过程。电路如图3-7所示 全响应可分为：零状态响应和零输入响应 即： 全响应＝零输入响应+零状态响应 也可表示为 全响应＝稳态分量+暂态分量 分析一阶RC电路的过渡过程的步骤 （1）在t=0-时刻，求Uc(0-)出值。计算时可采用直流电路的一般分析方法，将电容替换成开路，计算出Uc(0- )，有时它也可以作为已知条件给出。 （2）根据换路定律，直接写出Uc(0+)= Uc(0- ) 。 （3）在t=0+时刻，将换路后的电容Uc(0+)等效为电压源，求出电路中某支路上的电压Uc(0+)或电流Ic(0+)。 （4）求f(∞)值。注意：使用换路以后的电路；将电容替换成开路。 （5）求t=RC。等效电阻R是从电容两端看入的等效电阻；将电压源短路，电流源开路取代。 （6）用三要素法公式写出待求电压或电流f(t)的表达式 3.3 RL电路的过渡过程 本章重点：一阶电感电路的零输入响应和零状态响应。 3.3.1 一阶RL电路的零输入响应 RL电路如图3-11所示 3.3.2 一阶RL电路的零状态响应 一阶RL电路 一阶电路也存在初始储能不为零，输入激励也不为零的情况，这样的过渡过程称为一阶电路的全响应。 如图： t=0时刻开关S打开或闭合，此时都会造成电路中电流从一个值过渡到另一个值，其初始储能不为零，输入激励也不为零。所以，这个过程