电工学_3_1.pptVIP

第七章气体动理论 第三章 电路的暂态分析 陈子栋 第三章 电路的暂态分析 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 3.2 储能元件和换路定则 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 3.5* 微分电路与积分电路 3.6* RL电路的响应 第三章 动态元件和动态电路导论 一、教学基本要求 1. 掌握电感、电容元件的特性 2. 掌握换路定则与初始条件 4. 熟练掌握一阶线性电路的三要素法 二、教学重点 1. 电容、电感元件的特点 2. 初始状态与初始条件 3. 熟练掌握一阶RC电路零输入、零状态和全响应过程的特点 3. 一阶电路的三要素法 5. 了解一阶RL电路的响应，了解微分与积分电路 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 一、电感元件 把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈，当电流通过 线圈时，将产生磁通，是一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。 + - u (t) ? (t)＝N ? (t) i (t) (一) 电感元件定义 如果一个二端元件在任一时刻，其磁通链与电流之间的关系 由i－?平面上一条曲线所确定，则称此二端元件为电感元件。 1. 定义 i ? o i－?曲线 2. 线性电感元件 电感的特性曲线是通过坐标原点一条 直线的电感元件称为线性电感元件。 ? i o ? 3.电路符号和单位 + - u (t) i L ＋ － u L R 单位： 亨利H、mH、?H 常用的几种电感 贴片型功率电感 贴片电感 贴片型空心线圈 立式功率型电感 电抗器 (二) 线性电感的电压、电流关系 对线性电感元件，采用电压电流关联参考方向。 表明： (1) 电感电压u 的大小取决于i 的变化率, 与 i 的 大小无关，电感是动态元件。 (2) 当i为常数(直流)时，u =0。电感相当于短路。 1. 微分关系： 2. 积分关系： 表明： (1) 某时刻的电感电流值与-?到该时刻的所有电流值有关，即电 感元件有记忆电压的作用，电感元件也是记忆元件。 (2) 电感电流具有连续性。 注意： 1) 当电感的 u，i 为非关联方向时，关系式为： 2) iL(0)称为电感电压的初始值，也称为初始状态。 (1) 当电流增大，p0, 电感吸收功率电感功率。 (2) 当电流减小，p0, 电感发出功率。 2. 电感储能： 1. 电感功率： (三) 电感的功率和储能 (1) 电感电流不能跃变，反映了储能不能跃变。 (2) 电感储能量一定大于或等于零。 电感是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。 二、电容元件 电容器： 在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异号电荷， 撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存 电能的部件。 电容器示意图： _ + q q ? U (一)电容元件定义 如果一个二端元件在任一时刻，其电荷与 电压之间的关系由u-q平面上一条曲线所确定， 则称此二端元件为电容元件。 u q 电力电容器 1.线性电容元件 任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比。q?u特 性曲线是过原点的直线。 q u o ? 2. 电容的电路符号： C ＋ － u +q -q + - 电解电容器的电路符号 3. 电容的单位： 法拉F、 ?F、 pF、 (二) 电容元件的电压与电流关系 对线性电容元件，采用电压电流关联参考方向。 (二) 电容元件的电压与电流关系 C ＋ － u i 1. 某一时刻电容电流 i 的大小取决于电容电压 u 的变化率,而与 该时刻电压 u 的大小无关。电容是动态元件。 2.当 u 为常数(直流)时，i =0。电容相当于开路，电容有隔直作用 3. 实际电路中通过电容的电流 i 为有限值，则电容电压 u 必定是 时间的连续函数。 （1）在已知电容电压u(t)的条件下，容易求出其电流i(t)。 （2）在已知电容电流iC(t)的条件下，其电压uC(t)为： 1) 某一时刻的电容电压值与-?到该时刻的所有电流值有关，即 电容元件有记忆电流的作用，故称电容元件为记忆元件。 2) 电容电压具有连续性。 3) 注意： 当电容的 u，i 为非关联方向时, 表达式为： (1) 当电容充电， p 0, 电容吸收功率。 (2) 当电容放电， p 0, 电容发出功率。 说明电容器是一个储能 元件，不是一个耗能元件。 2. 电容器的储能 若u0=0，则 表明： 1) 电容储能只与当时的电压有关，电容电压不能跃变，反映 了电容能量不难跃变。 2) 电容储存的能量一定大于或等于零。 表明： (三) 电容的功率和能量 1. 电容器的功率： 3.2 储能元件和换路定则 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， 换路: