動態(tài)元件與動態(tài)電路

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1、電路經(jīng)典分析方法知識要點分析對象分析依據(jù)分析方法電路模型與電路變量元件約束與拓撲約束等效法，系統(tǒng)法，電路定理—線性電路普適分析方法內(nèi)容分類電路方程概念與方法分析對象直流分析代數(shù)方程等效法，系統(tǒng)法電路定理直流激勵下電阻性有源與無源電路動態(tài)分析常微分方程時域分析法一階與二階含動態(tài)元件電路正弦穩(wěn)態(tài)分析復代數(shù)方程相量形式兩類約束相量電路模型相量分析法一般含動態(tài)元件電路三相電路諧振電路變量器電路動態(tài)電路分析動態(tài)電路分析一階和二階動態(tài)電路的時域分析一階電路分析:零輸入響應零狀態(tài)響應全響應階躍響應動態(tài)元件與動態(tài)電路二階電路固有

2、響應§5.2電容元件§5.2電容元件VCR§5.3電容元件特性§5.4電感元件§5.5電感元件VCR§5.6電感元件特性第五章動態(tài)元件與動態(tài)電路在外電源作用下，正負電極上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長久地聚集下去，是一種儲存電能的部件。5-1電容元件定義：在任意時刻t，能以q-u關(guān)系表征其特性的二端元件。數(shù)學描述q=Cu單位:庫侖=法拉×伏特(C)(F)(V)線性非時變電容元件uqiCuq05-2電容元件VCRCiu當電壓電流采用非關(guān)聯(lián)參考方向時uiCq=Cu電容的電流與電壓的變化率有關(guān)，而與

3、電壓值無關(guān)。5-3電容元件特性動態(tài)特性變化的電壓才能引起變化的電容電流，不存在靜態(tài)電流。記憶特性表明t時刻的電壓是（－∞，t）期間的電流值的積累，即與電流的歷史有關(guān)，具有記憶電流的功能，是記憶元件。uc(0)為電容在0時刻的初始電壓（初始狀態(tài)）；uc(0)反映了t=0時刻前電容上電流的歷史。Ciu功率和能量功率：能量：通常所以討論可正（吸收功率），可負（供出功率），與電阻不同。儲存能量；w非負，屬無源元件。Ciu求：u(t),w(t),p(t)及其波形？解：u例1實際電容器電力電容沖擊電壓發(fā)生器5-4電感元件i(

4、t)+-u(t)電感線圈把金屬導線繞在一骨架上構(gòu)成一實際電感線圈，當電流通過線圈時，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲存磁能的部件。?(t)＝N?(t)數(shù)學描述?=Li單位:韋伯=亨利×安培(Wb)(H)(A)定義：在任意時刻t，能以?-i關(guān)系表征其特性的二端元件。iuψL?i0線性非時變電感元件5-5電感元件VCRuiL當電壓電流采用非關(guān)聯(lián)參考方向時uiL?=Li5-6電感元件特性電感的電壓與電流的變化率有關(guān)，而與電流值本身無關(guān)，變化的電流產(chǎn)生變化電壓；不存在靜態(tài)電感電壓。動態(tài)特性記憶特性uiL表明t時刻的電流

5、是（－∞，t）期間的電壓值的積累，即與電壓的歷史有關(guān)，具有記憶電壓的功能，是記憶元件。iL(0)為電感在t=0時刻的初始電流（初始狀態(tài)）iL(0)反映了t=0時刻前電感上電壓的歷史。功率和能量功率：能量：通常所以討論可正（吸收功率），可負（供出功率），與電阻不同。儲存磁場能量；w(t)非負，屬無源元件。貼片型功率電感貼片電感貼片型空心線圈可調(diào)式電感環(huán)形線圈立式功率型電感電抗器換路電路中電源值的突變，電路結(jié)構(gòu)或參數(shù)的突變。當ic和uL為有限值時，uc和iL在換路瞬間不能突變。動態(tài)元件的換路特性換路特性（換路定理）動

6、態(tài)電路電路的狀態(tài)x(t)y(t)w(t)儲能（狀態(tài)）激勵響應動態(tài)電路含動態(tài)元件的電路在t時刻的響應變量，不僅與當時的輸入有關(guān)，還與電路當時的儲能狀態(tài)有關(guān)。iL和uc可以代表電路的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)電路動態(tài)電路電路的結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，激勵方式不變（均為直流或恒定幅度和相位的周期信號），這種條件維持足夠長時間后，電路中動態(tài)元件——電容和電感的能量或者達到穩(wěn)定，或者交換速率達到穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)時，狀態(tài)變量uC和iL保持為常數(shù)或者均為與電源頻率相同的正弦量。過渡過程是因為能量必須漸變而引起，稱此時的電路為動態(tài)電路；求解動態(tài)電路中變量的變化規(guī)

7、律稱為動態(tài)分析。電路由于發(fā)生換路而從一種穩(wěn)態(tài)過渡到另一種穩(wěn)態(tài)的過程稱為電路的過渡過程。電容元件電感元件CiuuiL例已知解：（1）設元件1為電阻，應有u1(t)=Ri(t)；若設元件1為電容，應有根據(jù)已知條件,u1(t)和i(t)不能滿足上述條件,元件1不是R和C，故為L。由可求得(2)由(2)CiuuiLx(t)y(t)w(t)儲能（狀態(tài)）激勵響應動態(tài)電路穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)過渡過程換路(t=0)C開路L短路C開路L短路