電工學(xué)及答案12chapter

第三章

電路的暫態(tài)分析3.2儲能元件和換路定則3.3RC電路的響應(yīng)3.4一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法3.6RL電路的響應(yīng)3.5微分電路與積分電路3.1電阻元件、電感元件與電容元件iuR一、電阻元件—表明電能全部消耗在電阻上，轉(zhuǎn)換為熱能。3.1電阻元件、電感元件與電容元件

電阻元件為耗能元件L稱為線圈的電感（自感）線圈匝數(shù)磁通i二、電感元件電感元件的參數(shù)+–uL的單位為亨利H或（mH)eeL—自感電動勢ui+–+–ueLiL電感中電流、電壓的關(guān)系當(dāng)(直流)時,在直流電路中電感相當(dāng)于短路uei++––L中的i增大時,磁場能量WL(t)也增大，在此過程中電能轉(zhuǎn)換為磁能。即：L從電源取用能量Li2是磁場能量L中在某個時刻存貯的磁能與當(dāng)時流過L的電流有關(guān)電感儲能（磁場能量）三、電容元件C—電容F（法拉）++++----+q-qu電容符號C當(dāng)(直流)時,在直流電路中電容相當(dāng)于斷路（開路）++++----+q-qui電容儲能（電場能量）特征電阻元件電感元件電容元件參數(shù)定義電壓電流關(guān)系能量元件總結(jié)

在直流電路中（穩(wěn)態(tài)），電感元件可視為短路，電容元件（穩(wěn)態(tài)）可視為開路。在交流電路中，電感元件上的電壓和電容元件中的電流均不為零。電阻元件：消耗電能，轉(zhuǎn)換為熱能電感元件：產(chǎn)生磁場，存儲磁場能電容元件：產(chǎn)生電場，存儲電場能返回如果一個電感元件兩端的電壓為零，其儲能是否也一定為零？如果一個電容元件中的電流為零，其儲能是否一定為零？思考題返回UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時,以上電路等效為注意L、C

在不同電路中的作用前兩章電路的工作狀態(tài)：另一種工作狀態(tài):電阻元件電路，一旦接通或斷開電源，電路立即處于穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱穩(wěn)態(tài)）。＊從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種新的穩(wěn)定狀態(tài)，往往不能躍變，而是需要一定過程（時間）的，這個物理過程稱為過渡過程。UC從0E需要一定時間,并不是在瞬間完成，我們稱這個過程為過渡過程，或暫態(tài)過程。3.2儲能元件和換路定則舊穩(wěn)態(tài)新穩(wěn)態(tài)過渡過程:C電路處于舊穩(wěn)態(tài)KRU+_開關(guān)K閉合電路處于新穩(wěn)態(tài)RU+_優(yōu)點：電子式時間繼電器的延時就是電容充放電的快慢來決定。產(chǎn)生各種信號。缺點：電路在接通或斷開的暫態(tài)過程中，會產(chǎn)生電壓過高（稱為過電壓）或電流過大（稱為過電流）的現(xiàn)象，從而使電氣設(shè)備或器件遭受損壞。本章討論以下兩大問題：1）暫態(tài)過程中電壓和電流隨時間而變化的規(guī)律；2）影響暫態(tài)過程快慢的電路參數(shù)（時間常數(shù)）＊暫態(tài)：過渡過程往往是為時短暫的，所以電路在過渡過程中的工作狀態(tài)常稱為暫態(tài)，即過渡過程也稱為暫態(tài)過程。暫態(tài)過程的優(yōu)缺點：暫態(tài)過程產(chǎn)生的原因：是由于物質(zhì)所具有的能量不能突變所造成的，當(dāng)條件改變時，能量隨著改變，但是能量的積累或衰減是需要一定的時間的，不能躍變。例如：電動機的轉(zhuǎn)速不能躍變，是因為它的動能不能突變。水溫不能躍變，是因為它的熱能不能突變。換路:

電路狀態(tài)的改變3.電路中元件參數(shù)的改變1.電路接通、斷開電源2.電源電壓的升高或降低電路的接通、切斷、短路、電壓改變或電路參數(shù)的改變稱電路發(fā)生了換路。CKRU+_K從1打到2稱為換路,認為瞬間完成K在1時，稱換路前的終了瞬間記作t=0-K在2時，稱換路后的初始瞬間記作t=0+0-和0+在數(shù)值上都等于0120-=0+=0一、換路定則對于電容元件當(dāng)電路發(fā)生換路時，電容中儲有的電場能量不能發(fā)生突變WC不能突變uC不能突變電容C存儲的電場能量同樣，電感元件中磁場能量不能突變則在換路的一瞬間，電感上流動的電流iL也不會突變。WL不能突變iL不能突變電感L儲存的磁場能量二、初值的確定求解要點：換路定則1.2.

根據(jù)換路后的等效電路，由電路的基本定律，確定其它電量的初始值電路中u、i

在t=0+

時的大小初始值（起始值）——1）由t=0-的電路求出uC(0-)和iL(0-)在t=0之前電路已達穩(wěn)態(tài)，則電感L相當(dāng)于短路，電容C相當(dāng)于開路。2）由換路定則求出uC(0+)和iL(0+)畫出0-電路0-電阻電路具體步驟：

+-CL3）根據(jù)0+時電路的uC(0+)和iL(0+)的值，求出0+時各部分的電壓和電流。可得：t=0+電阻電路在換路后，t時，電路的過渡過程已結(jié)束，電路達到新的穩(wěn)態(tài)，在新的穩(wěn)態(tài)下:電容C仍相當(dāng)于開路，但一般不為0同樣，電感相當(dāng)于短路，但一般不為0三、值（終了值）求解

畫出電路

電阻電路

KRU+_Ct=0在t=0+時，電容相當(dāng)于短路在t=時，電容相當(dāng)于斷路例1U00求：uC,uR,iC的起始值，終了值KR1U+_Ct=0R2U=12VR1=2kR2=4kC=1F在t=0+時，電容相當(dāng)于一個恒壓源例2解求：uC,iC的起始值，終了值

t<0電路已達穩(wěn)態(tài)，t=0時,開關(guān)K合上，求：例3解試確定在K閉合后，uL、uc、uR、

iR、iL、

iC和ik的初始值，設(shè)K閉合前電路處于穩(wěn)態(tài)。例4kL解L1）t=0-L2）t=0+k推廣：換路定則也可以適用于任何瞬間，只要電路發(fā)生換路的情況都是適用的。kLR2R112比如：在t=t1時，開關(guān)k由12電壓表內(nèi)阻設(shè)開關(guān)K在t=0時打開求:K打開