第三章 电路的暂态分析精要.ppt

教学要求（4学时） ： 电路暂态分析的内容 3.1.3 电容元件 1. 换路定则 暂态过程初始值的确定 例2． 暂态过程初始值的确定 例2: 对于较复杂的一阶电路， R0为换路后的电路除去电源和储能元件(L或C)后，在储能元件两端所求得的无源二端网络的等效电阻。(与戴维宁定理求等效内阻的方法相同) 对于一阶RC电路 对于一阶RL电路 注意： 三、时间常数 的计算: R0 U0 + - C R0 R0的计算类似于应用戴维宁定理解题时计算电路等效电阻的方法。即从储能元件两端看进去的等效电阻，如图所示。 R1 U + - t=0 C R2 R3 S R1 R2 R3 RC 电路? 的计算举例 L R Ed + - R、L 电路? 的计算举例 t=0 IS R L R1 R2 解： 用三要素法求解 电路如图，t=0时合上开关S，合S前电路已处于 稳态。试求电容电压 和电流 、 。 (1)确定初始值 由t=0-电路可求得 由换路定则 t=0-等效电路 9mA + - 6k? R S 9mA 6k? 2?F 3k? t=0 + - C R 例1 “三要素”的应用举例 (2) 确定稳态值 由换路后电路求稳态值 (3) 由换路后电路求 时间常数 ? t?∞ 电路 9mA + - 6k? R 3k? S 9mA 6k? 2?F 3k? t=0 + - C R 三要素 uC 的变化曲线如图 18V 54V uC变化曲线 t O * 目录 电工学 物电学院电子系 第3章 电路的暂态分析 3.2 换路定则与电压和电流初始值的确定 3.3 RC电路的响应 3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法 3.6 RL电路的响应 3.5 微分电路和积分电路 3.1 电阻元件、电感元件、电容元件 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。 (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。 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 + _ 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 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 电感: ( H、mH) 线性电感: L为常数; 非线性电感: L不为常数 3.1.2 电感元件 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。 2.电感中电流、电压的关系 当 (直流) 时, 所以,在直流电路中电感相当于短路. u e i + + – – 描述电容两端加电源后，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： 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） 电容上电流、电压的关系 当 (直流) 时, 所以,在直流电路中电容相当于断路（开路） u i C 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。 电场能 根据： U R1 R2 L C R1 U R2 U为直流电压时,以上电路等效为 注意 L、C 在不同电路中的作用 理想元件的基本关系及性质 L C R 元件 基本 关系 元件 性质 储能元件 储能元件 耗能元件 小结