文档介绍：第三章电路的暂态分析
● 储能元件与换路定则(初始值的确定)
● RC电路的响应
● 一阶线性电路暂态分析的三要素法
● RL电路的响应
● 微分电路和积分电路
● 电阻元件、电感元件与电容元件
●稳定状态:在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。
●暂态过程:电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。
●换路: 电路状态的改变。如:
电路接通、切断、短路、电压改变或参数改变
t=0 - —表示换路前的终了瞬间(对应换路前电路)
t=0 + —表示换路后的初始瞬间(对应换路后电路)
●换路时刻:设:t= 0 —表示换路瞬间(定为计时起点)
●产生暂态过程的必要条件:
(1) 电路中含有储能元件(L和C)
(2) 电路发生换路
基本概念:
i ( 0+ ) 表示换路前t=0时刻,i的值。
i ( 0- ) 表示换路前t=0时刻,i的值。
电阻元件 R
●电阻的能量:
R
u
+
_
电阻元件、电感元件与电容元件
(R、L、C是组成电路模型的理想元件)
●符合欧姆定律:
单位:欧姆(Ω)
当电阻两端加电压 u,产生电流 i ,,则电功率为 p=ui
耗能、阻碍电流的元件
电能全部消耗在电阻上,转换为热能。
电能量:
描述电流通过线圈时产生磁场、储存磁场能量的性质。
1、电感量(自感):
线性电感: L为常数;非线性电感: L不为常数
电流 i 通过一匝线圈产生磁通
u
+
-
电感元件 L
电流 i 通过N 匝线圈产生磁通链
电感:
单位电流在线圈中产生的磁通链
( H、mH)
单位:
右手螺旋定则
自感电动势:
规定:自感电动势的参考方向
与电流参考方向相同。
eL
+
-
L
电感元件的符号
2、自感电动势
自感电压:
自感电动势瞬时极性:
自感电动势总是阻遏电流的变化
直流流过电感线圈时,压降为零,相当于短路
当电流增大时,磁场能增大,电感元件从电源取用电能;
3、电感元件储能
电感将电能转换为磁场能储存在线圈中
当电感线圈通上电流 i ,两端电压 u ,则电功率为 p=ui
电能量:
磁场能:
当电流减小时,磁场能减小,电感元件向电源放还能量。
电容元件 C
电容两端的电荷,在介质中建立电场,并储存电场
1、电容量:
u
i
C
+
_
电容元件
电容器极板有电荷 q,形成的电压 u
电容量:
产生单位电压所需的电荷
当电压u变化时,在电路中产生电流
2、电容器的电流
电容加直流电压时,电流为零,相当于开路
当电压减小时,电场能减小,电容元件向电源放还能量。
根据:
3、电容元件储能
当电容电流 i ,两端电压 u 时,则电功率为 p=ui
电能量:
电容将电能转换为电场能储存在电容中
电场能:
当电压增大时,电场能增大,电容元件从电源取用电能;
储能元件和换路定则
1、产生暂态过程的原因:
在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变
∵ C 储能:
∵ L储能:
不能突变
C
u
\
若
发生突变,
不可能!
一般电路
则
电感电路:
电容电路:
注:换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uC、 iL初始值。
2、换路定则:
求解要点:
初始值:电路中各 u、i 在 t =0+ 时的数值。
1) 先由换路前的电路(t =0-)求出 uC ( 0–) 、iL ( 0–);
2) 根据换路定律得到 uC( 0+)、iL ( 0+) 。
3) 由换路后的电路(t =0+)求其它电量的初始值;
在 t =0+时方程中令 uC = uC( 0+)、 iL = iL ( 0+)。
【根据替代定理,将 C 用大小为 uC( 0+) 的恒压源代替,
将 L 用大小为 iL ( 0+) 的恒流源代替。】
3. 初始值的确定
(不必求电路中其他各 u、i 在 t =0- 时的值,不能保证其不突变。)