《動(dòng)態(tài)電路的分析》PPT課件.ppt

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1、124七月2021第四章動(dòng)態(tài)電路的分析4.1動(dòng)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)224七月2021第四章動(dòng)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(chǔ)能作用下，以及電路工作狀態(tài)改變時(shí)，求解電路中電流、電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律。進(jìn)行分析時(shí)，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(dòng)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(dòng)態(tài)元件的伏安關(guān)系是微分或積分的形式，因此，對(duì)于線性、非時(shí)變電路所建立的數(shù)學(xué)方程是常系數(shù)線性微分方程

2、。如果電路中只含有一個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)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。324七月2021（4）微分電路與積分電路第四章動(dòng)態(tài)電路的分析本章用經(jīng)典法在時(shí)間領(lǐng)域內(nèi)對(duì)動(dòng)態(tài)電路進(jìn)行分析和計(jì)算（所以又稱時(shí)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(jì)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424七月2021實(shí)際上電路中經(jīng)常可能發(fā)生電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)與關(guān)。元件的參數(shù)改變或電路的短路及開(kāi)路等等，凡此種種我們統(tǒng)稱為換路。當(dāng)電路進(jìn)行換路時(shí)，就要引起穩(wěn)定狀態(tài)的改變。

3、電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)一般不能立刻完成，而是需要一個(gè)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程我們稱為過(guò)渡過(guò)程或稱暫態(tài)過(guò)程。本章分析的就是這一過(guò)程。4-1、動(dòng)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(gè)具體電路來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。524七月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(méi)被充電。這是一個(gè)穩(wěn)態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間uc=US，ic=0。這又是一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)。uC是從0逐漸過(guò)渡到US的。我們要研究的就是兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的變化情況（規(guī)

4、律和快慢）。由于這種變化時(shí)間很短暫，所以這一過(guò)程又稱為暫態(tài)過(guò)程，對(duì)這種電路的分析就稱為電路的暫態(tài)分析。在t=0時(shí)，S閉合電路如圖所示RC+-USt=0SuRuCiC624七月2021RC+-USt=0SuRuCiC我們著重討論的是下面的問(wèn)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724七月2021下面我們?cè)賮?lái)說(shuō)明當(dāng)電路中有儲(chǔ)能元件（L或C）存在時(shí)，換路后為什么必須有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。以RC串聯(lián)為例：t=0時(shí)，S閉合則有如果uC可以由0突變到US，則因而電流為無(wú)窮大，這與KVL相違背，除非在R=0時(shí)，電容上的電壓才能突變。因此，如果電

5、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824七月2021綜上所述，暫態(tài)過(guò)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?yàn)樽匀唤绲娜魏挝镔|(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(shí)，能量隨著改變，但是能量的積累或衰減是需要一定時(shí)間的。暫態(tài)過(guò)程的本質(zhì)就是能量的再分配如：電機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)、汽車的起動(dòng)和制動(dòng)等等。換路定則與電壓和電流初始值的確定924七月2021中求得uC，就得知道初始條件來(lái)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(lái)的。因此確定

6、電路的初始值就成了我們求解電路的關(guān)鍵問(wèn)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1024七月2021一、換路定則通常我們把換路的時(shí)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(shí)，因iC為有限值則:換路定則與電壓和電流初始值的確定1124七月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(lái)確定t=0+時(shí)電路中電壓和電流之值，即暫態(tài)過(guò)程的初始值。確定

7、各個(gè)電壓和電流的初始值時(shí)，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(gè)例題，通過(guò)例題來(lái)說(shuō)明初始值的求法。1224七月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+-+-+-i1i3i2uR3uLuCuR2t=0S解：閉合前，電路處于穩(wěn)態(tài)，此時(shí)，L短路，C開(kāi)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1324七月2021R1R2R3

8、+-LC+-US+-+-+-i1i3i2uR3uLuCuR2t=0St=0-的等