电工技术第三章电路的暂态分析习题解答.docVIP

电路的暂态分析 含有电感或电容储能元件的电路，在换路时会出现暂态过程。本章研究了暂态过程中电压与电流的变化规律。 主要内容： 暂态过程的基本概念。 换路定则：在换路瞬间，电容电流和电感电压为有限值的情况下，电容电压 和电感电流在换路前后的瞬间保持不变。 RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应。 RL电路的零输入响应、零状态响应和全响应。 一阶线性电路暂态分析的三要素法：一阶线性电路在直流激励下的全响应零、 输入响应和零状态响应都可以用三要素法来求出。 暂态过程的应用：对于串联电路，当输入矩形脉冲，若适当的选择参数 和输出，可构成微分电路或积分电路。 [练习与思考]解答 3-1-1什么是稳态？什么是暂态？ 解：当电路的结构、元件参数及激励一定时，电路的工作状态也就一定，且电流和电压为某一稳定的值，此时电路所处的工作状态就称为稳定状态，简称为稳态。 在的电路中，当电路的时，由于储能元件储的能量的变化，电路将从原来的稳定状态经历一定时间变换到新的稳定状态，这一变换过程称为过渡过程，电路的过渡过程通常是很短的，所以又称暂态过程。时刻的值，稳态值是暂态过程的时刻的值。 3-2-2 如何求暂态过程的初始值？ 解：求暂态过程初始值的步骤为: ⑴首先画出换路前的等效电路，求出时刻电容电压和电感电流的值。对直流电路，如果换路前电路处于稳态，则电容相当于开路，电感相当于短路。由直流电路的分析方法求出和。 ⑵根据换路定则，可确定换路后 时刻电容电压和电感电流。 ⑶画出换路后的等效电路。其中，电容元件用的理想电压源代替，电感元件用的理想电流源代替。根据直流电路的分析方法求出的其它电压和电流的初始值。 习 题 解 答 在图3-16所示直流稳态电流电路中，已知=5A，=10V，Ω，， ，求R、L、C 的电压和电流。 解：在直流稳态电路中，电容C相等于开路，电感L相当于短路。 图3-17所示电路换路前已处于稳态，试求换路后的瞬间各支路中的电流和各元件上的电压。已知 =16 V ,= 20KΩ , =60 KΩ , ==30KΩ , , 。 解： 图 3-17 习题3-2图 图 3-18习题3-3图 3-3 在图3-18所示电路中，开关S闭合前电路已处于稳态，试确定S闭合后电压、和电流、、的初始值。 解： 图3-19所示电路原处于稳定状态，时开关闭合，试求时的。 解：(1)确定初始值 由换路定则： (2) 由时的电路求稳态值 (3)由换路后电路求时间常数 将三要素代入表达式： =+[-] 图3-19 习题3-4图 图3-20 习题3-5图 3-5 求图3-20所示电路当开关S由a转向b后的及。已知= 10 V，=5 V，==4KΩ，=2KΩ，，开关位于a时电路已处于稳定状态。 解：确定初始值和 时的电路：由结点电压法得两端的电压 (2) 由时的电路求稳态值和 = (3)由换路后电路求时间常数 将三要素代入表达式： =+[-] = 如图3-21所示电路中，开关接在a 点已久，时开关接在b点，试求时的电容电压 。 解： 将三要素代入表达式： =+[-] 图3-21 习题3-6图 图3-22 习题3-7图 3-7 稳态电路如图3-22，时开关合向位置2，求时的电容电压和。 解： 由时的电路求得 由时的电路求得 = 将三要素代入表达式： =+[-] = 3-8 图3-23所示电路中，若时开关闭合，求时的电流。 解： 换路后时刻电路图(题解图3.01）中求得