暫態(tài)電路分析

暫態(tài)電路分析??本章要求理解動態(tài)元件的物理性質(zhì)及其在電路中的作用，理解電路的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)、激勵和響應(yīng)，以及時間常數(shù)的物理意義，掌握一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響C能確定電路的時間常數(shù)、初時值和穩(wěn)態(tài)值三個要學(xué)時?動態(tài)元件學(xué)時本節(jié)重點動態(tài)元件電容及電感的外部特性，即電容及電感的伏安關(guān)系和能量關(guān)教學(xué)方法通過理論推導(dǎo)，導(dǎo)出電容、電感的電壓與電流的基本關(guān)系和能量關(guān)系，EDA軟件相結(jié)合的手段，讓學(xué)生在有限iL=i+uLuiLeL+ddie==LLdtdt關(guān)系u=e=LdiLdtCqCCqC=u為零，故電感元件對直流電路而言相當于短路。1W=Li2L2電容元件電容元件簡稱電容是用來反映具有存儲電場能量的電路元件。ii+uL－2.電壓與電流的關(guān)系線性電容的電流i在任意瞬間與du/dt成正比。對于直流電壓，電容的電流為零，C2換路定則與初始值的確定學(xué)時定。教學(xué)方法由換路瞬間能量不能突變，導(dǎo)出換路定則，由t=0時的電路確定電容t0時的電路確定其它電壓和電流的初始值。+EDA軟件相結(jié)合的手段，讓學(xué)生在有限定則L2C2u(0)=u(0)C+Ci(0)=i(0)L+LiiCiiCLR1CR2CLuLiSSt=0ISR3iRiCISuuCLiiiRL1u(0)10ut+CL++C+C++L+L++例2-1確定圖(a)所示電路在換路后(S閉合)各電流和電壓的初始值。iiiRCIR1SuuCLiiL ct=0+解：(1)作t=0時的電路，如圖(b)所示。在t=0時，電路為前一穩(wěn)態(tài)，而視為短路。所以i(0)=i(0)=I=5mAL+L2Su(0)=u(0)=i(0)R=52=10VC+CL3 +i(0)=0,u(0)=0R+R+i(0)=C+==10mAC+R12i(0)=Iiii=100(10)5=15mAS+SRCLu(0)=i(0)R=52=10VL+L+3注意:計算t=0時電壓和電流的初始值，需計算t=0時的i和u，因為它們不能+LC++稱為穩(wěn)態(tài)值(或終值)。St=0St=0+US-12ViL2ΩuLRi1R2ΩuCiC4ΩCLRt=0u+C-CiRuuRRi1R2ΩCUSLLR32Ω24Ω+uRiiC- (a)(b)t=∞解：在圖2-3(b)所示t=∞時的穩(wěn)態(tài)電路中，由于電容電流和電感電壓的穩(wěn)態(tài)值路，電感元件短路，于是得出各個穩(wěn)態(tài)值：CL3i()=i()=US=12=2ARLR+R2+43RC暫態(tài)電路的分析學(xué)時要素法計算RCEDA軟件相結(jié)合的手段，讓學(xué)生在有限三要素法公式iR+u=UCSCdtduRCC+u=UdtCSUSOtuuUSOtuutCCC+C三要素法公式的一般形式為：+C+C一+C時間常數(shù)τ的物理意義uCUU在工程上通常認為過渡過程所需時間t=(3~5)τ。Oτ3τ5τtu(t)隨時間變化的曲線u(t)隨時間變化的曲線RRt=0+C-CuiRttttCCSUUSuUSRuiCROtdtRRRSdtRRRSRit=0+it=0+uRCC-CC-CC+SttRS=一C+=一C+e=一SeRCRRuCidtCituRUR一SR-USR32R32KΩu(0)一6KΩ- b)RR33KΩ2KΩSRR6KΩ2 (d)US13KΩ+R (c)CttCC+C例2-3圖(a)所示電路原處于穩(wěn)態(tài)，在t=0時將開關(guān)S閉合，試求換路后電路中 (1)uC(t)①求u(0)。由圖(b)可得u(0)=u(0)=U=12VC+C+C一S②求u()。由圖(c)可得u()=R2U=612=8VCCR+RS3+612③求τ。R應(yīng)為換路后電容兩端的除源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，見圖(d)可得R=R//R+R=36+2=4KΩCCC+CRR32KΩiCCR32KΩu()CR13KΩUSR13KΩUSSt=0i2R6KΩ2 SR6KΩ2i1+-+- (2)iC(t)電容電流iC(t)可用三要素法，也可由iC(t)=Cd求得CdtR4 (3)求i1(t)、i2(t)。 (mA (mAi24323t53i (c) (mA0iC(t)-1t電流i1(t)、i2(t)可用三要素法，也可有iC(t)、vC(t)求得i(t)==1e50t2+8+4e50t=4+1e50t(mA)2R633212C3333 (a)(b) (V)uC(t)8t微分電路與積分電路學(xué)時本節(jié)重點組成微分電路、積分電路的條件、微分電路、積分電路輸出電壓與輸EDA軟件相結(jié)合的手段，讓學(xué)生在有限電路微分電路必須滿足兩個條件：ui=U時(0≤t<tw)，輸出電壓為tooUui=0時(tw≤t<T)時，輸出電壓為CCuRuoiC uiuUtwtT0tTuCU0T/2Tt0Ut0t ttou=UeTwtw≤t<TowiCoC而u=iR=RCduC必RCduiodtdt積分電路積分電路必須滿足兩個條件RuuRiCRiC ui=U時(0≤t<tw)，輸出電壓為 Utwuo=uC，緩慢增長(τ>>tw)，當uC還遠未增長到穩(wěn)態(tài)值，tw0TTtttwT。uRui=0時(tw≤t<T)時，輸出電壓為0tuuo=uC，緩慢衰減(τ>>tw)。 u=uuoCRu=u+u必u=iRiRoRuuRRLuLuoCCRCiiRL暫態(tài)電路的分析時值和穩(wěn)態(tài)值三個要素，用三要素法計算RLEDA軟件相結(jié)合的手段，讓學(xué)生在有限RC電路RL電路CLu(0)=u(0)i(0)=i(0)C+CL+L開路求電壓u(0)短路求電流i(0)CLdudiCdtLdti(t)=CCu(t)CdtLdt電阻R電導(dǎo)GL=RC=GL=LRu(t)=u()+[u(0)u()]ei(t)=i()+[i(0)i()]eCCC+CLLL+LCRLG例2-4電路如圖(a)所示。試求t≥0時的iL、i1及i2，并畫出變化曲線。解：(1)先用三要素法求iLR16ΩLR16Ω3Ω3ΩiLiii2U12+LVLi(0)=i(0)=S12U12+LVLL+LR16-- (