文档介绍：《电工电子技术基础教程》
主编: 陈新龙
第4章电路的暂态分析
本章从动态电路初始值的计算出发,介绍了时间常数、零输入响应、零状态响应、全响应等动态电路分析基本概念;介绍了RC电路、RL电路的零输入响应、零状态响应及全响应的计算;介绍了一阶电路动态分析三要素法;最后介绍了暂态过程的利用及预防。读者应深入理解动态电路初始值、时间常数、零输入响应、零状态响应、全响应等动态电路分析基本概念,掌握初始值计算、RC电路、RL电路零输入响应、零状态响应及全响应的计算,能熟练运用三要素法求解电路
本章建议学时数:6学时。
第四章第1课
在本次课中,我们将介绍暂态的概念、一阶RC电路初始值的计算、一阶RC电路零输入响应的求解。
电感电流(电容电压)依旧保持不变;其它参数将发生跳变。
由电感、电容的相量模型知:电感两端电流、电容两端电压不能跳变
上图中假定接通前瞬间电容电压为5V、US为10V;接通后瞬间电容电压保持5V不变,电流发生跳变。
在含有电感或电容的电路中,若电路参数突然发生变化
之后,由电容元件积分式,电容电压将上升并最终稳定
在直流激励或正弦激励下,含动态元件的电路经过一段时间,最终将处于稳定工作状态(简称稳态),相应的响应称为稳态响应。
把电路的结构或参数发生的突然变化统称为换路,且认为换路是即刻完成。
当电路发生换路时,将使电路改变原来的工作状态,这种转变需要经历一个过程,称为暂态过程。
暂态过程的产生是由于物质所具有的能量不能跃变、能量的积累或衰减需要一定时间而造成的
严格意义上讲,电路中任何形式的能量改变必然导致电路进入暂态过程
暂态过程是一种客观存在,只是当暂态时间相对实际要求可以忽略时,认为电路的能量改变没有导致电路进入暂态,这便是理想电阻电路的基本特征
前三章分析的是电路的稳态响应;本章介绍电路暂态过程分析
可通过电容(电感)元件的伏安关系微分表达式建立电路的微分方程
用电路理论求出电路微分方程的初始条件
利用微分方程的初始条件求出微分方程的最终解
1、概述
设换路在t=0时刻进行,并把换路前的最终时刻记作t=0-,换路后的最初时刻记作t=0+,换路经历的时间为0-到0+。0+与0、0与0-之间的间隔都趋于零。初始时刻(t=0+)电路响应(电压、电流)及其导数在t=0+的值,称为初始值。
在换路前后的瞬间,如果电容元件的电流为有限值,则电容电压不能跃变。如果电感元件的电压为有限值,则电感电流不能跃变。这一结论称为换路定则(解释):
电容电压和电感电流称为一个动态电路的独立初始条件
除了电容电压和电感电流不能跃变外,其余电压电流都是可以跃变的
第一步:由换路定则求出一阶RC电路的uC(0+)
通过作出t=0-时刻的等效电路(解释),由基尔霍夫电压、电流定律和欧姆定律等电路基本定律来解出电容电压uC(0-)
由换路定则写出uC(0+)
第二步:求出动态电路中的非独立初始条件
通过作出t=0+时刻的等效电路(解释),用电路分析的方法求出动态电路中的非独立初始条件。
可通过一个例题理解
下一例题