電工電子技術(shù) 教學(xué)課件 作者 張惠敏 第2章RC電路的過(guò)渡過(guò)程.ppt

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1、第2章RC電路的過(guò)渡過(guò)程2.1動(dòng)態(tài)元件及電壓、電流關(guān)系2.2換路定律2.3一階RC電路的響應(yīng)2.1動(dòng)態(tài)元件及電壓、電流關(guān)系2.1.1電容元件2.1.2電感元件2.1.1電容元件1.電容元件及電壓、電流關(guān)系電容元件每個(gè)極板所帶電荷量的多少與兩極間電壓的大小有關(guān)，電荷量q與電壓u的比值為反映了電容元件容納電荷的本領(lǐng)，稱為電容元件的電容量，簡(jiǎn)稱電容，用C表示。圖2.1電容元件符號(hào)在國(guó)際單位制中，電容的單位是法拉（F），簡(jiǎn)稱法。在實(shí)際應(yīng)用中，法拉這個(gè)單位太大，常用較小的單位如微法(μF)和皮法(pF)，其間的換算關(guān)系為電容為常量的電容元件稱為線性電

2、容元件，線性電容元件的電容量只與其本身的幾何尺寸以及內(nèi)部的介質(zhì)情況有關(guān)。如圖2.2所示，選擇電壓與電流為關(guān)聯(lián)參考方向，根據(jù)電流的定義電容的電流只取決于它兩端電壓的變化率，所以電容元件又叫動(dòng)態(tài)元件。圖2.2電容元件2.電容元件的儲(chǔ)能【例2.1】圖2.3（a）所示電路中，C=0.5μF，電壓u的波形見圖2.3（b）。求電容電流，并繪出其波形。圖2.3例2.1圖由計(jì)算結(jié)果繪出電流i的波形，如圖2.3（c）所示。圖2.3例2.1圖2.1.2電感元件1.電感元件及電壓、電流關(guān)系通常把導(dǎo)線繞制成如圖2.4所示的螺旋狀，稱為電感線圈。圖2.4電感線圈當(dāng)線

3、圈通入電流時(shí)，在線圈的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而有磁通Φ，這個(gè)磁通稱為自感磁通。選擇電流i和磁通Φ的參考方向符合右手螺旋定則，即關(guān)聯(lián)參考方向。設(shè)N為線圈的匝數(shù)，則磁鏈ψ=NΦ稱為自感磁鏈。國(guó)際單位制中，磁通和磁鏈的單位都是韋伯（Wb），簡(jiǎn)稱韋。實(shí)際電感線圈消耗的能量很小，一般忽略不計(jì)，用一個(gè)只代表儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的理想化的二端元件——電感元件表示，電路符號(hào)如圖2.5所示。圖7-2-3例7-2-2邏輯電路圖圖2.6電感元件電壓、電流方向2．電感元件的儲(chǔ)能2.2換路定律2.2.1電路的過(guò)渡過(guò)程2.2.2換路定律2.2.3初始值的確定2.2.1電路的過(guò)渡過(guò)程

4、2.2.2換路定律2.2.3初始值的確定圖2.7例2.2圖圖2.8例2.3圖2.3一階RC電路的響應(yīng)2.3.1RC電路的零輸入響應(yīng)2.3.2RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)2.3.3RC電路的全響應(yīng)及三要素法只含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件的電路，其數(shù)學(xué)模型用一階微分方程來(lái)描述，這樣的電路稱為一階動(dòng)態(tài)電路。在沒有外施激勵(lì)的情況下，僅由動(dòng)態(tài)元件的初始儲(chǔ)能產(chǎn)生的響應(yīng)，稱為零輸入響應(yīng)。2.3.1RC電路的零輸入響應(yīng)圖2.9RC電路的零輸入響應(yīng)1.電壓、電流的變化規(guī)律圖2.10RC電路的零輸入響應(yīng)曲線2.時(shí)間常數(shù)圖2.11不同τ值下的uC曲線圖2.12例2.4圖圖2.12

5、例2.4圖2.3.2RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)動(dòng)態(tài)元件的初始儲(chǔ)能為零的狀態(tài)叫零狀態(tài)。零狀態(tài)的電路由外施激勵(lì)引起的響應(yīng)，稱為零狀態(tài)響應(yīng)。圖2.13RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)圖2.14RC電路零件狀態(tài)響應(yīng)曲線2.3.3RC電路的全響應(yīng)及三要素法圖2.16全響應(yīng)的兩種分解圖2.17例2.51圖