電工電子技術(shù)課程課件一階電路瞬態(tài)響應(yīng)

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1、一階電路瞬態(tài)響應(yīng)教學(xué)基本要求理解電路的瞬態(tài)、換路定律和時(shí)間常數(shù)的基本概念；掌握一階電路瞬態(tài)分析的三要素法。理解零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的概念。本章講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)自學(xué)學(xué)時(shí):8學(xué)時(shí)主要內(nèi)容換路定則一階電路的瞬態(tài)響應(yīng)一階電路的矩形波響應(yīng)本章小結(jié)換路定則瞬態(tài)的概念電路中瞬態(tài)產(chǎn)生的原因換路定則內(nèi)容電路中初始值的確定瞬態(tài)的概念穩(wěn)定狀態(tài):電路中的電流和電壓在給定的條件下已到達(dá)某一穩(wěn)態(tài)值,對(duì)交流講是指它的幅值到達(dá)穩(wěn)定,穩(wěn)定狀態(tài)簡(jiǎn)稱穩(wěn)態(tài)。瞬態(tài):電路的過渡過程往往為時(shí)短暫，所以電路在過渡過程中的工作狀態(tài)常稱為瞬態(tài)，瞬態(tài)產(chǎn)生的原因(1)S閉和前S閉和后很久可見：除了WR以外，WC和WL均

2、與時(shí)間無關(guān)。如果電路中沒有過度狀態(tài)，則在從t=0-到t=0+時(shí)間內(nèi)有：瞬態(tài)產(chǎn)生的原因(2)電路的接通、切斷、短路、電源電壓的改變或電路中元件參數(shù)的改變等（稱為換路）電路中含有電感元件和電容元件換路引起電路中能量關(guān)系發(fā)生變化，即：使電感儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量發(fā)生變化，或使電容中儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量發(fā)生改變等，而這種變化也是不能躍變的。換路定則(1)設(shè)t=0為換路瞬間，t=0–表示換路前的終了瞬間；t=0+表示換路后的初始瞬間；換路瞬間電感元件中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量WL和電容元件中儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量WC不能躍變，即對(duì)于線性元件L、C為常數(shù)，當(dāng)換路時(shí)WL不能躍變則反映在電感中的電流iL不能躍變，WC的不能躍變則反應(yīng)在電容

3、上的電壓uc不能躍變。換路定則(2)換路定則表達(dá)式為：換路定則(3)初始值的確定(1)瞬態(tài)過程的初始值（t=0+電路電壓和電流之值：）由t=0–時(shí)求出uC(0–)和iL(0–)。（換路前電路處于穩(wěn)態(tài)，則電感視為短路，電容視為開路.）在t=0+時(shí)，用換路定則確定uc(0+)和iL(0+)。在t=0+時(shí)，用電壓源V0=uc(0+)代替電容，用電流源I0=iL(0+)代替電感，作出t=0+時(shí)刻的等效電路，應(yīng)用求解直流電路的方法，計(jì)算電路中其他各量在t=0+時(shí)的初始值。初始條件電路元件初值（0+）終值（∞）初始無儲(chǔ)能短路開路開路短路初始有儲(chǔ)能電壓源+短路開路電流源+開路短路初始值的確定(2)初始值的

4、確定(3)例1:如圖所示電路，換路前開關(guān)S閉合電路處于穩(wěn)態(tài),求換路后電容電壓的初始值uC(0+),iR(0+),解:由于換路前電路處于穩(wěn)態(tài)，電容相當(dāng)于開路，作出t=0–等效電路如圖所示。R14k12VuC(0–)8kt=0-的電路根據(jù)t=0–等效電路如圖，按分壓公式便可計(jì)算出電容電壓iRR14k12VKt=08kR22mFuC圖1R14k12VuC(0–)8k初始值的確定(4)用8V電壓源代替uC(0+)畫出t=0+的等效電路見圖所示。iR(0+)8kR2+–uC(0+)t=0＋的電路iRR14k12VKt=08kR22mFuC圖1初始值的確定(5)例2：如圖所示電路，計(jì)算開關(guān)K閉合后各元件

5、的電壓和各支路電流的初始值。開關(guān)閉合前電容電壓為零值。i1Et=0R1uR1uCiiCR2uR2C解:因?yàn)閡C(0–)=0,根據(jù)換路定律，uC(0+)=0,作出t=0+電路如圖所示:應(yīng)用克希荷夫定律列出電路方程t=0+電路i1(0+)Ei(0+)R1uR1(0+)uC(0+)uR2(0+)iC(0+)R2=0+–t=0+電路i1(0+)Ei(0+)R1uR1(0+)uC(0+)uR2(0+)iC(0+)R2=0+–初始值的確定(6)初始值的確定(7)解：1、畫出t=0-的電路如圖3圖（b）所示：電容C以開路代替，電感L以短路代替。例3:在圖3所示電路中,已知:R1=4Ω,R2=6Ω,R3=3

6、Ω,C=0.1μF,L=1mH,US=36V,開關(guān)S閉合已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間,在t=0時(shí)將開關(guān)S斷開,試求電路中各變量的初始值。2、求出uC(0-)和iL(0-)3、畫出t=0+的電路如圖（c）所示：電容C以電壓源代替，電感L以電流源代替。4、計(jì)算出t=0+時(shí)，電路中的各量的初始值。（icuL到底為多少根據(jù)情況算。）4A02A12V04A-6A2A12V0iLiCiRuCuLt=0-t=0+例4電路如圖4所示。求在開關(guān)s閉合瞬間(t＝0+)各元件中的電流及其兩端電壓當(dāng)電路到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)又各等于多少?設(shè)在t＝0-時(shí)，電路中的儲(chǔ)能元件均未儲(chǔ)能。圖4解：1、t＝0-，電容元件和電感元件均未儲(chǔ)能:2、t＝0+，

7、換路定則:3、畫出t=0+時(shí)的等效電路如下圖4a：圖4圖4a4、t=0+時(shí)的初始值：iR1iR2iL1iL2iC1iC2uR1uR2uL1uL2uC1uC2t=0-00000000t=0+0000-8V1A1A1A-1A2V8V8V0000由上分析可見電路中除元件uC、iL以外的電容電流、電感電壓以及電阻支路電流、電壓，t=0+時(shí)刻初始值是可以突變也可以不突變的，這些電流、電壓的初始值，不能用換路定律直接來求