《動態(tài)電路的分析》PPT課件

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1、109九月2021第四章動態(tài)電路的分析4.1動態(tài)電路4.2RC電路的響應(yīng)4.3一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法4.4微分電路與積分電路4.5RL電路的響應(yīng)209九月2021第四章動態(tài)電路的分析電路的暫態(tài)分析，就是當(dāng)電路外加電源或在初始儲能作用下，以及電路工作狀態(tài)改變時，求解電路中電流、電壓隨時間的變化規(guī)律。進行分析時，首先要根據(jù)KVL、KCL和元件的伏安關(guān)系的兩類約束，建立描述電路動態(tài)特性的數(shù)學(xué)方程，然后求解滿足初始條件下方程的解答，從而得出電路的響應(yīng)。由于動態(tài)元件的伏安關(guān)系是微分或積分的形式，因此，對于線性、非時變電路所建立的數(shù)學(xué)方

2、程是常系數(shù)線性微分方程。如果電路中只含有一個獨立的儲能元件，則電路方程是一階常系數(shù)線性微分方程。用一階微分方程描述的電路，稱為一階電路。電路的暫態(tài)本質(zhì)是能量的再分配。309九月2021（4）微分電路與積分電路第四章動態(tài)電路的分析本章用經(jīng)典法在時間領(lǐng)域內(nèi)對動態(tài)電路進行分析和計算（所以又稱時域分析法），主要內(nèi)容有：（1）換路定則和電路初始狀態(tài)的計算（2）一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)（3）一階電路的全響應(yīng)及三要素公式409九月2021實際上電路中經(jīng)?？赡馨l(fā)生電源開關(guān)的開與關(guān)。元件的參數(shù)改變或電路的短路及開路等等，凡此種種我們統(tǒng)稱為換路

3、。當(dāng)電路進行換路時，就要引起穩(wěn)定狀態(tài)的改變。電路從一個穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)態(tài)一般不能立刻完成，而是需要一個過程。這個過程我們稱為過渡過程或稱暫態(tài)過程。本章分析的就是這一過程。4-1、動態(tài)電路穩(wěn)定狀態(tài)——在恒定電源或正弦交流電源作用下，電路中各部分的電壓或電流也都是恒定的或者按正弦規(guī)律變化，電路的這種穩(wěn)定狀態(tài)，我們稱為穩(wěn)態(tài)。下面以一個具體電路來說明這個問題。509九月2021換路定則與電壓和電流初始值的確定設(shè)S閉合之前uC=0，則iC也為0，也就是電容沒被充電。這是一個穩(wěn)態(tài)。經(jīng)過一段時間uc=US，ic=0。這又是一個新的穩(wěn)態(tài)。uC

4、是從0逐漸過渡到US的。我們要研究的就是兩個穩(wěn)態(tài)之間的變化情況（規(guī)律和快慢）。由于這種變化時間很短暫，所以這一過程又稱為暫態(tài)過程，對這種電路的分析就稱為電路的暫態(tài)分析。在t=0時，S閉合電路如圖所示RC+-USt=0SuRuCiC609九月2021RC+-USt=0SuRuCiC我們著重討論的是下面的問題：（1）變化的規(guī)律（2）變化的快慢換路定則與電壓和電流初始值的確定709九月2021下面我們再來說明當(dāng)電路中有儲能元件（L或C）存在時，換路后為什么必須有一個過渡過程。以RC串聯(lián)為例：t=0時，S閉合則有如果uC可以由0突變到US，

5、則因而電流為無窮大，這與KVL相違背，除非在R=0時，電容上的電壓才能突變。因此，如果電流為有限值，則電容上的電壓就不能突變。RC+-USt=0SuRuCiC換路定則與電壓和電流初始值的確定809九月2021綜上所述，暫態(tài)過程的產(chǎn)生是由于物質(zhì)所具有的能量不能躍變而造成的。因為自然界的任何物質(zhì)在一定的穩(wěn)定狀態(tài)下，都具有一定的或一定變化形式的能量，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時間的。暫態(tài)過程的本質(zhì)就是能量的再分配如：電機的起動和制動、汽車的起動和制動等等。換路定則與電壓和電流初始值的確定909九月2021中

6、求得uC，就得知道初始條件來確定積分常數(shù)，而初始條件是根據(jù)換路瞬間電容上的電壓和電感中的電流算出來的。因此確定電路的初始值就成了我們求解電路的關(guān)鍵問題。要確定初始值就得先了解換路定則。剛才已經(jīng)列出了圖示電路的方程，要想從RC+-USt=0SuRuCiC換路定則與電壓和電流初始值的確定1009九月2021一、換路定則通常我們把換路的時刻記為t=0，換路前的瞬間記為t=0-，而把換路后的瞬間記為t=0+。由于電路的接通、切斷、短路、電壓改變或參數(shù)改變等——稱為換路.當(dāng)t=0+時，因iC為有限值則:換路定則與電壓和電流初始值的確定1109

7、九月2021這就是換路定則。同理可得換路定則僅適用于換路瞬間，可根據(jù)它來確定t=0+時電路中電壓和電流之值，即暫態(tài)過程的初始值。確定各個電壓和電流的初始值時，先由t=0-的電路求出和，而后由t=0+的電路在已求得的或的條件下求其他電壓和電流的初始值。換路定則與電壓和電流初始值的確定下面我們看一個例題，通過例題來說明初始值的求法。1209九月2021例電路如圖所示，已知US=48V。R1=R3=2Ω，R2=3Ω，L=0.1H，C=10μF試求S閉合后一瞬間的各支路電流及電壓。R1R2R3+-LC+-US+-+-+-i1i3i2uR3u

8、LuCuR2t=0S解：閉合前，電路處于穩(wěn)態(tài)，此時，L短路，C開路。其等效電路如下圖所示：換路定則與電壓和電流初始值的確定1309九月2021R1R2R3+-LC+-US+-+-+-i1i3i2uR3uLuCuR2t=0St=0-的等