學(xué)習(xí)情境三 延時(shí)開(kāi)關(guān)的分析與測(cè)試課件

學(xué)習(xí)情境三延時(shí)開(kāi)關(guān)的分析與測(cè)試知識(shí)目標(biāo)．掌握電容元件、電感元件的特性及伏安關(guān)系；．掌握換路定律及初始值的計(jì)算；．掌握一階線性動(dòng)態(tài)電路的三要素分析方法；．了解過(guò)渡過(guò)程的應(yīng)用。技能目標(biāo)．能闡述基本電子元器件的特性與作用；．會(huì)進(jìn)行電路初始值的計(jì)算。素質(zhì)目標(biāo)．養(yǎng)成勤于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣；．培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識(shí)。任務(wù)一認(rèn)識(shí)手電筒電路任務(wù)二認(rèn)識(shí)電阻、電源任務(wù)三剖析手電筒電路規(guī)律

情境任務(wù)任務(wù)一認(rèn)識(shí)電容器和電感線圈任務(wù)二認(rèn)識(shí)分析動(dòng)態(tài)電路

任務(wù)三分析測(cè)試延時(shí)開(kāi)關(guān)電路能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能對(duì)電容器進(jìn)行識(shí)別和選用，能對(duì)電容串并聯(lián)電路進(jìn)行熟練分析運(yùn)算；能對(duì)電感器進(jìn)行識(shí)別與選用。

理解電容元件的伏安特性

；掌握電容元件的串并聯(lián)

；掌握電感元件的伏安特性

。任務(wù)一認(rèn)識(shí)電容器和電感線圈

問(wèn)題的提出通常情況下使物體帶電的方式有哪些？有沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存電荷的電子元件？具有怎樣結(jié)構(gòu)的電子元件才能有效的儲(chǔ)存電荷呢？日光燈的起動(dòng)器（啟輝器）

1、電容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)知識(shí)一電容器與電容元件電容器是由兩個(gè)相互靠近的金屬電極板，中間夾絕緣介質(zhì)構(gòu)成的，即由被絕緣物質(zhì)分隔開(kāi)的兩塊導(dǎo)體組成。在電容器兩個(gè)電極上加電壓時(shí)，電容器就能儲(chǔ)存電能。電路理論中的電容元件就是實(shí)際電容器的理想化模型。+－US+q-qE如圖所示，兩塊平行的金屬極板就構(gòu)成一個(gè)電容元件。在外電源的作用下，兩個(gè)極板上能分別存貯等量的異性電荷形成電場(chǎng)，貯存電能。可見(jiàn)，電容元件是是一種能聚集電荷，貯存電能的二端元件。當(dāng)它兩個(gè)極板間電壓為零時(shí)，電荷也為零。電容元件的儲(chǔ)能本領(lǐng)可用電容量C表示，即：?jiǎn)挝?法（F）說(shuō)明：1）電容與電壓無(wú)關(guān)，由本身決定2）線性電容和非線性電容

2、電容器的功能電力系統(tǒng)中可以調(diào)整電壓、提高功率因數(shù)等。電子技術(shù)中廣泛用于高低頻電路和電源電路中，可以實(shí)現(xiàn)隔直、耦合、濾波、旁路、諧振，降壓，定時(shí)等作用。3、電容器的實(shí)質(zhì)電容器充、放電的實(shí)質(zhì)就是電容器儲(chǔ)能、釋能的過(guò)程。充電：

同向

充電就是電路中的電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萜鞯碾妶?chǎng)能量的過(guò)程，是一個(gè)儲(chǔ)能的過(guò)程。放電：

反向

放電就是電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐分须娔艿倪^(guò)程，是一個(gè)釋能的過(guò)程。

4、電容器的參數(shù)1）電容量C——衡量?jī)?chǔ)存電荷的能力

單位：法拉，簡(jiǎn)稱法（F））和皮法（常用單位：微法（決定電容量的因素

：極板距離、相對(duì)位置、大小、介質(zhì)種類2）電容器的耐壓及工作電壓耐壓：最大能承受的電壓工作電壓：能正常工作的電壓5、電容器的電路圖型符號(hào)及命名字母電容介質(zhì)材料字母電容介質(zhì)材料A鉭電容L（LS）聚酯等極性有機(jī)薄膜B（BB，BF）聚苯乙烯等非極性薄膜N金屬電介C高頻瓷介O玻璃膜D鋁電解Q漆膜E其他材料電解S，T低頻陶瓷G合金電解V，X云母紙H紙膜復(fù)合Y云母I玻璃釉Z紙介J金屬化紙介電解電容

陶瓷電容

滌綸電容紙介電容器

6、常見(jiàn)電容器及其檢測(cè)漏電阻和容量的檢測(cè)：用萬(wàn)用表R×1或R×100檔檢測(cè)容量大于0.047uF的電容，小于0.047uF的用R×10K檢測(cè)，容量太小萬(wàn)用表無(wú)反應(yīng)，指針指示∞。①將表筆并接于電容兩引腳；②表針先偏轉(zhuǎn)，然后逐漸復(fù)原；③調(diào)換表筆再測(cè)，表針又偏轉(zhuǎn)，但應(yīng)偏轉(zhuǎn)得更遠(yuǎn)一些；④前幾步是電容充電和放電時(shí)的情形，電容量越大，指針偏轉(zhuǎn)幅度就越大，指針復(fù)原的速度也就越慢．說(shuō)明電容充、放電時(shí)間越長(zhǎng)，由此判斷電容容量的大小。（１）容量大小的檢查

①將表筆并接于電容兩引腳；②表針先向順時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)一下，然后逐步按逆時(shí)針復(fù)原，即返至無(wú)窮處，若表針不能返回到無(wú)窮處，則所指示的值就為電容器的漏電阻值，此值越大越好，越大說(shuō)明電容器絕緣性能越好。①選R×10K檔;②將表筆并接于電容器兩端測(cè)量其漏電阻值并記下;③對(duì)電容器進(jìn)行放電，調(diào)換表筆再測(cè)，記下漏電阻值;④將兩次漏電阻值進(jìn)行比較，漏電阻值大的一次測(cè)量時(shí)黑表筆所接的是電容器的正極,紅表筆所接的是電容器的負(fù)極。電解電容極性的判別：（２）漏電阻大小的判斷7、電容元件的電壓與電流：關(guān)聯(lián)參考方向下說(shuō)明：1）某一時(shí)刻電容電流取決于該時(shí)刻電容電壓的變化率，與電壓無(wú)關(guān)；2）直流穩(wěn)定狀態(tài)下，電容可代之于開(kāi)路，電容有‘隔直通交’的作用；3）參考方向不一致時(shí)，。C

uic即8、電容元件的儲(chǔ)能：若電容電壓由零增至，則其儲(chǔ)能為關(guān)聯(lián)參考方向下

C

uic又線性電阻是耗能元件，那么電容能量又如何呢？問(wèn)題的提出在前面我們已經(jīng)介紹過(guò)了電阻的串并聯(lián)，那么電容的串并聯(lián)是怎樣的呢？9、電容的串并聯(lián)1）電容的并聯(lián)：并聯(lián)電容的等效電容等于各個(gè)電容之和；電荷分布與電容成正比。結(jié)論：2）電容的串聯(lián)：串聯(lián)電容的等效電容的倒數(shù)之和電壓分布與電容成反比。結(jié)論：想想練練電路如圖所示,已知U=18V,C1=C2=6μF,C3=3μF。求等效電容C及各電容兩端的電壓U1,U2,U3。

解：Ｃ2與C3串聯(lián)的等效電容為例已知電容C1=4μF,耐壓值UM1=150V,電容C2=12μF,

耐壓值UM1=360V。問(wèn)：（1）將兩只電容器并聯(lián)使用,等效電容多大？最大工作電壓是多少？（2）將兩只電容器串聯(lián)使用,等效電容是多大？最大工作電壓多少？解：（1）將兩只電容器并聯(lián)使用時(shí),等效電容為耐壓值為（2）將兩只電容器串聯(lián)使用時(shí),等效電容為例①求取電量的限額

②求工作電壓1）電容耐壓不夠時(shí)可串聯(lián)；3）當(dāng)電容量和耐壓都不夠時(shí)，可將電容串并聯(lián)。2）電容耐壓夠但電容不夠時(shí)可并聯(lián)；注意：檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果電容元件分為哪幾類？如何識(shí)別檢測(cè)電容的好壞和極性？何謂線性電容元件？電容元件上電壓電流的關(guān)系如何？舉例現(xiàn)實(shí)生活中電容的應(yīng)用兩個(gè)電容串聯(lián)后的等效電容及并聯(lián)后的等效電容有何不同？問(wèn)題的提出在電力、電信、自動(dòng)控制及儀表的實(shí)際電路中，一定的功能以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量而實(shí)現(xiàn)，什么電子器件能儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量？收音機(jī)實(shí)物圖

磁環(huán)類電感器

振流圈

中周

橋架式變壓器知識(shí)二電感線圈與電感元件電感元件就是電感線圈的理想化電路模型。電路符號(hào)為1、電感線圈與電感元件自感磁鏈:自感磁通：在線圈中通以交變電流i，使線圈具有的磁通ΦL叫自感磁通ΦL2、電感元件的參數(shù)——電感系數(shù)（1）自感系數(shù)：

i+–u

L+–ui–eL+安(A)韋伯(Wb)亨利(H)自感系數(shù)L=iN

磁鏈和產(chǎn)生它的電流之比為自感系數(shù)，相同電流下，線圈的截面越大、匝數(shù)越多、芯子的導(dǎo)磁性能越好，線圈交鏈的磁鏈就越大，電感系數(shù)也越大。

影響電感L的因數(shù)：（2）互感系數(shù)

用L表示。單位：亨利（亨）H、毫亨（mH）和微亨（μH）。3、電感元件的分類空心線圈：直接將導(dǎo)線繞成線圈狀鐵心線圈：將導(dǎo)線纏繞在鐵心上。線性電感元件（電感系數(shù)是常數(shù)）：空心線圈非線性電感元件：鐵心線圈電感器自感作用（電感線圈）隔交通直、濾波互感作用（變壓器）變換交流電壓、電流或?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配電感元件按作用分4、電感元件電壓電流關(guān)系若線圈電流交變，則產(chǎn)生的磁鏈也交變，根據(jù)法拉利電磁感應(yīng)定律，在線圈兩端將感應(yīng)電壓，這個(gè)電壓即電感元件的電壓。若選擇電感電壓與電流為關(guān)聯(lián)參考方向，則有代入則適用條件：1）線性電感元件2）關(guān)聯(lián)參考方向5、電感元件的儲(chǔ)能若電感電流由零增至，則其儲(chǔ)能關(guān)聯(lián)參考方向下

6、常用電感元件的檢測(cè)1）電感線圈的檢測(cè)(1)利用高頻Q表或電感表進(jìn)行測(cè)量電感量；(2)用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量電感線圈的直流電阻。一般線圈的直流電阻在零點(diǎn)幾歐到幾歐之間。２）變壓器的檢測(cè)（1）初級(jí)和次級(jí)的判斷（針對(duì)降壓）初級(jí)：匝數(shù)多，線直徑細(xì)，直流電阻大；次級(jí)：匝數(shù)少，線直徑粗，直流電阻小。（2）檢測(cè)繞組通斷用萬(wàn)用表的Ｒ×１?檔測(cè)量初級(jí)和次級(jí)直流電阻，初級(jí)一般為幾十到幾百歐姆，次級(jí)一般為幾歐到幾十歐姆。若電阻無(wú)窮大，說(shuō)明線圈內(nèi)部或引腳已斷開(kāi)；若阻值較小，說(shuō)明變壓器內(nèi)部線圈有嚴(yán)重的短路；局部短路想象，只能通電測(cè)試。想想、練練已知電感元件，電流的波形如圖所示。在電流、電壓參考方向一致的前提下，試求：(1)電壓(2)電感元件的最大儲(chǔ)能。的波形；在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，常用萬(wàn)用表的R×1KΩ擋來(lái)檢查電容量較大的電容器。測(cè)量前，先將被測(cè)電容器放電。測(cè)量時(shí)如果（1）指針擺動(dòng)后，再返回到無(wú)窮大（∞）刻度處，說(shuō)明電容器是好的；（2）指針擺動(dòng)后，返回速度較慢，則說(shuō)明被測(cè)電容器的容量較大。試解釋上述現(xiàn)象。電容器的作用及充、放電；電容元件電壓、電流關(guān)系（重點(diǎn)、難點(diǎn)）；電容元件的串、并聯(lián)（難點(diǎn)）；電感元件的特性；電感元件的伏安關(guān)系（難點(diǎn)、重點(diǎn)）小結(jié)任務(wù)一認(rèn)識(shí)手電筒電路任務(wù)二認(rèn)識(shí)電阻、電源任務(wù)三剖析手電筒電路規(guī)律

情境任務(wù)任務(wù)一認(rèn)識(shí)電容器和電感線圈任務(wù)二認(rèn)識(shí)分析動(dòng)態(tài)電路

任務(wù)三分析測(cè)試延時(shí)開(kāi)關(guān)電路能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)理解過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生的原因；會(huì)進(jìn)行電路初始值的計(jì)算；能用三要素法計(jì)算一階電路的全響應(yīng)。

理解過(guò)渡過(guò)程、動(dòng)態(tài)電路的概念

；掌握換路定律的內(nèi)容及表達(dá)式；理解暫態(tài)分量和穩(wěn)態(tài)分量的概念、三要素的概念。任務(wù)二認(rèn)識(shí)分析動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的提出開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)觀察下面的電路中各個(gè)燈泡有什么變化？從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)之間所經(jīng)歷的過(guò)程。定義：研究的原因：時(shí)間短、變化快，與穩(wěn)態(tài)有顯著區(qū)別。過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生的原因：

純電阻電路、RL電路、RC電路

1.過(guò)渡過(guò)程的概念知識(shí)三換路定律與初始值的計(jì)算Multisim仿真演示純電阻電路RL電路RC電路

三種電路現(xiàn)象分析

對(duì)于純電阻電路，換路前后發(fā)生了突變；對(duì)于RC和RL電路，換路前存在ωc和ωL。換路后，能量重新分配，須經(jīng)一定時(shí)間才實(shí)現(xiàn)，出現(xiàn)過(guò)渡過(guò)程。換路的定義：引起電路工作狀態(tài)變化的各種因素。如：電路接通、斷開(kāi)或結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)生變化等。三種電路都發(fā)生了換路過(guò)渡過(guò)程是由于儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能不能躍變而產(chǎn)生的。電路的狀態(tài)：穩(wěn)態(tài)----暫態(tài)----穩(wěn)態(tài)。電阻電路

電阻元件是耗能元件，其電壓、電流在任一瞬間均遵循歐姆定律的即時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，電阻元件上不存在暫態(tài)過(guò)程。(t=0)US_＋SRIIt0暫態(tài)過(guò)程產(chǎn)生的原因R-L電路

電感元件是儲(chǔ)能元件，其電壓、電流在任一瞬間均遵循微分(或積分)的動(dòng)態(tài)關(guān)系。它儲(chǔ)存的磁能：(t=0)US_＋SLiLiLt0R

因?yàn)槟芰康拇鎯?chǔ)和釋放需要一個(gè)過(guò)程，所以

有電感的電路存在過(guò)渡過(guò)程。

電容元件也是儲(chǔ)能元件，其電壓、電流在任一瞬間也遵循微分(或積分)的動(dòng)態(tài)關(guān)系。它儲(chǔ)存的電能：

因?yàn)槟芰康拇鎯?chǔ)和釋放需要一個(gè)過(guò)程，所以有電容的電路也存在過(guò)渡過(guò)程。(t=0)US_＋SCiCuCt0RuC_＋USR-C電路一般，無(wú)儲(chǔ)能元件，無(wú)過(guò)渡過(guò)程；有儲(chǔ)能元件，但儲(chǔ)能不變化，亦不發(fā)生過(guò)渡過(guò)程。外因：換路操作內(nèi)因：儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能變化電路發(fā)生換路、有儲(chǔ)能元件就一定有過(guò)渡過(guò)程嗎？

內(nèi)容：換路瞬間，電容電壓不能躍變，電感電流不能躍變。由于能量不能發(fā)生躍變，與能量有關(guān)的iL和uC，在電路發(fā)生換路后的一瞬間，其數(shù)值必定等于換路前一瞬間的原有值不變。換路定律用公式可表示為：

換路發(fā)生在t=0時(shí)刻，(0-)為換路前一瞬間，該時(shí)刻電路還未換路；(0+)為換路后一瞬間，此時(shí)刻電路已經(jīng)換路。

2.換路定律3.初始值的計(jì)算初始值（起始值）：電路中u、i

在t=0+時(shí)的大小。求解初始值一般步驟1、由換路前電路（穩(wěn)定狀態(tài)）求uC(0-)和iL(0-)；2、由換路定律得uC(0+)和iL(0+)；3、畫(huà)出t=0+的等效電路圖：

uC(0+)=0時(shí)相當(dāng)短路；uC(0+)≠0時(shí)相當(dāng)電壓源；

iL(0+)=0時(shí)相當(dāng)開(kāi)路；iL(0+)≠0時(shí)相當(dāng)電流源；電壓源或電流源的方向與原電路假定的電容電壓、電感電流的參考方向應(yīng)保持相同。4、由t=0+的等效電路圖進(jìn)而求出其它響應(yīng)的0+值。例1解已知iL(0

)=0，uC(0

)=0，試求S

閉合瞬間，電路中所標(biāo)示的各電壓、電流的初始值。(t=0)_＋S0.1Hu2u120Ω10Ω1μF20ViC_＋_＋iiLuL_＋uC_＋根據(jù)換路定律可得：可得t=0+時(shí)等效電路如下

iL(0+)=iL(0–)=0，相當(dāng)于開(kāi)路

uC(0+)=uC(0–)=0，相當(dāng)于短路_＋S0.1Hu2u120Ω10Ω1μF20ViC_＋_＋iuL_＋其他各量的初始值為：例2換路前電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，t=0時(shí)S打開(kāi)，求iC(0+)。解根據(jù)換路前電路求uC(0+）

R1＋40k10kSiCuC－i＋－10V

R2畫(huà)出t=0+等效電路圖如下：

R140k10kSic(0+）＋－10V

R2＋－8V根據(jù)t=0+等效電路可求得iC(0+）為：例3解根據(jù)換路前電路求iL(0+）換路前電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，t=0時(shí)S閉合，求uL(0+)。畫(huà)出t=0+等效電路圖如下：根據(jù)t=0+等效電路可求uL(0+)為

R1＋1ΩSiLuL－＋－10V

R24Ω

R1＋1ΩSuL－＋－10V

R24ΩiL(0+）

uL(0+)為負(fù)值，說(shuō)明它的真實(shí)方向與圖上標(biāo)示的參考方向相反，即與iL(0+)非關(guān)聯(lián)，實(shí)際向外供出能量。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果電容上的電流、電感上的電壓及電子上的電壓、電流是否也遵循換路定律？圖示電路原處穩(wěn)態(tài)，時(shí)開(kāi)關(guān)S打開(kāi)，、。求換路后電路初始值提示：正確作出和等效電路。圖示電路在拉開(kāi)S以前已處于穩(wěn)態(tài)，在試求時(shí)電路各支路電流及各元件電壓初始值。時(shí)把開(kāi)關(guān)S拉開(kāi)，問(wèn)題的提出

？1、道路施工場(chǎng)所的閃爍警示燈是如何工作的？2、剛從運(yùn)行的線路上取下的電容器能否立即開(kāi)始檢修？知識(shí)四一階電路的三要素法只含有一個(gè)因變量的一階微分方程描述的電路，稱為一階電路。一階電路只含有一個(gè)儲(chǔ)能元件。

R＋1SiC(0+)uC(0+）－t=0＋－US

C2

左圖所示電路在換路前已達(dá)穩(wěn)態(tài)。t=0時(shí)開(kāi)關(guān)由位置1迅速投向位置2，之后由uC(0+)經(jīng)R引起的電路響應(yīng)稱為RC電路的零輸入響應(yīng)。1、零輸入響應(yīng)

R＋1SiC(0+)uC(0+）－t=0＋－US

C2由RC零輸入響應(yīng)電路列出方程：對(duì)一階常系數(shù)齊次微分方程求解可得：

式中的電容電壓按指數(shù)規(guī)律變化，τ=RC稱為一階電路的時(shí)間常數(shù)。RC值越小，放電過(guò)程進(jìn)行得越快；RC值越大，放電過(guò)程進(jìn)行得越慢，這說(shuō)明RC放電的快慢程度取決于時(shí)間常數(shù)τ。經(jīng)歷一個(gè)τ的時(shí)間，電容電壓衰減到初始值的36.8%；經(jīng)歷3~5τ時(shí)間后，電容電壓的數(shù)值已微不足道，故工程上一般認(rèn)為3~5τ暫態(tài)過(guò)程基本結(jié)束。

R＋SiCuC－t=0＋－US

C圖示電路在換路前電容元件的原始能量為零，t=0時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合。之后電容上電壓、電流的變化稱為RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)。

RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)一樣，都是按指數(shù)規(guī)律變化，顯然這個(gè)暫態(tài)過(guò)程是電容元件的充電過(guò)程：充電電流iC按指數(shù)規(guī)律衰減；電容電壓uC按指數(shù)規(guī)律增加。最后可得過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)電容的極間電壓(即換路后的新穩(wěn)態(tài)值)Us。則電容電壓的零狀態(tài)響應(yīng)為：2、零狀態(tài)響應(yīng)

電路中既有外輸入激勵(lì)(即有獨(dú)立源的作用)，動(dòng)態(tài)元件上又存在原始能量(換路前uC和iL不為零)，當(dāng)電路發(fā)生換路時(shí)，在外激勵(lì)和原始能量的共同作用下所引起的電路響應(yīng)稱為全響應(yīng)。上述兩電路為RC和RL典型的一階全響應(yīng)電路。

R1＋SiCuC－（t=0）＋－US

C

R2

R2＋SiLuL－(t=0)＋－US

L

R1

RC和RL全響應(yīng)電路的解可表示為：全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)＋零狀態(tài)響應(yīng)由全響應(yīng)結(jié)果可以看出：全響應(yīng)=穩(wěn)態(tài)分量+暫態(tài)分量3、全響應(yīng)

用f(t)表示電路的響應(yīng)，f(0+)表示響應(yīng)的初始值，f(∞)表示響應(yīng)的穩(wěn)定值，τ表示電路的時(shí)間常數(shù)，則電路的全響應(yīng)可表示為：上式稱為一階電路在直流電源作用下求解電壓、電流響應(yīng)的三要素公式。式中初始值f(0+)、穩(wěn)態(tài)值f(∞)和時(shí)間常數(shù)τ稱為一階電路的三要素，按三要素公式求解響應(yīng)的方法稱為三要素法。由于零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)是全響應(yīng)的特殊情況，因此，三要素公式適用于求一階電路的任一種響應(yīng)，具有普遍適用性。4、一階電路暫態(tài)分析的三要素法應(yīng)用三要素法求解響應(yīng)的步驟1、確定初始值f(0+)先作t=0-電路。確定換路前電路的狀態(tài)uC(0-)或iL(0-),這個(gè)狀態(tài)即為t＜0階段的穩(wěn)定狀態(tài)，因此，此時(shí)電路中電容C視為開(kāi)路，電感L用短路線代替。再作t=0+等效電路。這是利用換路后一瞬間的電路確定各變量的初始值。若uC(0+)=U0，iL(0+)=I0，在此電路中C用電壓源U0代替，L用電流源I0代替;若uC(0+)=0或iL(0+)=0，則C用短路線代替，L視為開(kāi)路。作t=0+等效電路后，可按一般電阻性電路來(lái)求解其它響應(yīng)的初始值。初始值f(0+)是指任一響應(yīng)在換路后瞬間t=0+時(shí)的數(shù)值，與前面所講的初始值的確定方法完全一樣。2、確定穩(wěn)態(tài)值f(∞)

作t=∞的等效電路，暫態(tài)過(guò)程結(jié)束后，電路進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，用此時(shí)的電路確定響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值f(∞)。在此電路中，電容C視為開(kāi)路，電感L視為短路，可按一般電阻性電路來(lái)求各響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值。3、確定時(shí)間常數(shù)τ

RC電路中，τ=RC；RL電路中，τ=L/R；其中R等于：將電路中所有獨(dú)立源置零后，從C或L兩端看進(jìn)去的等效電阻，即戴維南等效電源中的R0。例已知圖中U1=3V，U2=6V，R1=1k

，R2=2k

，C=3F

，t<0時(shí)電路已處于穩(wěn)態(tài)。用三要素法求t≥0時(shí)的uC(t)，并畫(huà)出變化曲線。解

R1＋SiCuC－（t=0）＋－U1

C

R2＋－U2先確定初始值uC(0+)：再確定穩(wěn)態(tài)值uC(

)：最后確定時(shí)間常數(shù)τ：將初始值、穩(wěn)態(tài)值及時(shí)間常數(shù)代入三要素公式可得電容電壓的變化曲線為：uC/VuC(t)00.632uC(t)τ2V4V2τ3τ4τ5τ如圖所示電路,在t=0時(shí)開(kāi)關(guān)S打開(kāi),設(shè)S打開(kāi)前電路已處于穩(wěn)態(tài),已知US=24V、R1=8Ω、R2=4Ω、L=0.6H，求t≥0時(shí)的iL(t)和uL(t)并畫(huà)出其波形。

例解

(1）求初始值iL(0+)、uL(0+)。作t=0-等效電路如圖（b）所示。作t=0+等效電路如圖（c）所示。由KVL有

（2）求穩(wěn)態(tài)值iL(∞)、uL(∞)。作t=∞穩(wěn)態(tài)等效電路如圖（d）所示。

（3）求時(shí)間常數(shù)τ。先計(jì)算電感元件斷開(kāi)后端口電路的輸入電阻,電路如圖（e）。則時(shí)間常數(shù)為

根據(jù)三要素法計(jì)算出各響應(yīng)量為iL(t)、uL(t)的波形如圖（f）

揭秘真相：閃爍警示燈是這樣工作的立即檢修電容器會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)

思考練習(xí)1、如圖所示電路,在開(kāi)關(guān)S打開(kāi)前電路處于穩(wěn)態(tài),已知R1=10Ω，R2=10Ω，C=2F,求開(kāi)關(guān)打開(kāi)后i1、i2和i3

的解析式。2、試求圖所示各電路的時(shí)間常數(shù)。小結(jié)過(guò)渡過(guò)程及其產(chǎn)生原因；換路定律及初始值的確定（重點(diǎn)）；零輸入響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、全響應(yīng)的概念；三要素法分析一階電路（重點(diǎn)、難點(diǎn)）任務(wù)一認(rèn)識(shí)手電筒電路任務(wù)二認(rèn)識(shí)電阻、電源任務(wù)三剖析手電筒電路規(guī)律

情境任務(wù)任務(wù)一認(rèn)識(shí)電容器和電感線圈任務(wù)二認(rèn)識(shí)分析動(dòng)態(tài)電路

任務(wù)三分析測(cè)試延時(shí)開(kāi)關(guān)電路任務(wù)三分析測(cè)試延時(shí)開(kāi)關(guān)電路任務(wù)三分析測(cè)試延時(shí)開(kāi)關(guān)電路能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)學(xué)會(huì)Multisim的仿真實(shí)驗(yàn)法，熟悉Multisim中儀器的使用；利用Multisim中示波器觀察電容充放電這一暫態(tài)過(guò)程；

通過(guò)觀察微積分電路輸入輸出波形建立微積分電路基本概念；能對(duì)延時(shí)開(kāi)關(guān)電路分析、計(jì)算和測(cè)量。

加深對(duì)暫態(tài)過(guò)程和時(shí)間常數(shù)的理解；深刻理解微分積分電路的基本概念；理解延時(shí)開(kāi)關(guān)電路基本原理。問(wèn)題的提出介紹的電容、電感元件以及過(guò)渡過(guò)程的分析與延時(shí)開(kāi)關(guān)有何聯(lián)系呢？1.延時(shí)照明開(kāi)關(guān)的分類知識(shí)五

延時(shí)開(kāi)關(guān)電路手動(dòng)開(kāi)關(guān)式觸摸式聲控式紅外線控制式手動(dòng)開(kāi)關(guān)式多普勒感應(yīng)式人體紅外感應(yīng)式1).控制電路:相當(dāng)于人手，用來(lái)發(fā)出啟動(dòng)后級(jí)電路的信號(hào)，控制信號(hào)的獲得有手動(dòng)和感應(yīng)兩種形式。2.延時(shí)照明開(kāi)關(guān)的工作原理2).延時(shí)電路:通常用簡(jiǎn)單的RC元件組成，用來(lái)確定燈泡的延時(shí)照明時(shí)間。3).執(zhí)行電路:執(zhí)行電路的的作用和機(jī)械開(kāi)關(guān)一樣，用來(lái)控制燈泡的亮或滅。4).電源電路:用來(lái)給控制回路提供工作電壓，通常是采用阻容降壓等方式供電。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ultisim的仿真實(shí)驗(yàn)法，初步了解Multisim中二極管、三極管、繼電器等元件的選取和使用方法。2)通過(guò)改變電路中相關(guān)元件參數(shù)，進(jìn)一步理解延時(shí)開(kāi)關(guān)電路的工作原理。

實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及其步驟1）觀察延時(shí)開(kāi)關(guān)電路中燈泡的延時(shí)熄滅過(guò)程雙擊Multisim2001圖標(biāo)，啟動(dòng)Multisim，從元件庫(kù)中選取電阻、電容、開(kāi)關(guān)（在窗口左側(cè)元器件欄的基本器件庫(kù)中打開(kāi)“SWITCH”選“SPDT”）、二極管、三極管、小燈泡和繼電器（在窗口左側(cè)元器件欄的基本器件庫(kù)中打開(kāi)“RELAY”選“EDR201A05”），從