文档介绍：第 3 章
一阶电路瞬态响应
本章教学基本要求
理解电路的瞬态、换路定则和时间常数的基本概念;
掌握一阶电路瞬态分析的三要素法。
理解零输入响应、零状态响应、瞬态响应、稳态响应和全响应的概念。
本章讲授学时: 3学时自学学时: 8学时
主要内容
换路定则
一阶电路的瞬态响应
一阶电路的矩形波响应
本章小结
换路定则
瞬态的概念
电路中瞬态产生的原因
换路定则内容
电路中初始值的确定
瞬态的概念(1)
前面几章我们所讨论的是电路的稳定状态。所谓稳定状态,就是电路中的电流和电压在给定的条件下已到达某一稳态值,对交流讲是指它的幅值到达稳定。稳定状态简称稳态。电路的过渡过程往往为时短暂,所以电路在过渡过程中的工作状态常称为瞬态,因是个过渡过程又称为瞬态过程。瞬态过程虽然为时短暂,但在不少实际工作中却是极为重要的。
瞬态的概念(2)
日常生活中的瞬态现象
自然界事物的运动,在一定条件下有一定的稳定状态,当条件改变时,就要过渡到新的稳定状态。
在电路中也同样存在瞬态过程,例如,在RC串联的直流电路中,其中电流为零,而电容元件上的电压等于电源电压,这是电路已经达到稳定状态时的情况。
电路中瞬态产生的原因(1)
瞬态过程的产生是由于物质所具有的能量不能跃变而造成的。电路中产生瞬态的主要原因是由于电路的接通、切断、短路、电源电压的改变或电路中元件参数的改变等(称为换路)引起电路中的电压和电流发生变化,当电路中含有电感元件和电容元件的时候,就会引起电路中的能量关系发生变化,即:使电感储存的磁场能量发生变化,或使电容中储存的电场能量发生改变等,而这种变化也是不能跃变的。
在含有储能元件的电路中发生换路,从而导致电路中的能量关系发生改变是电路中产生瞬态的原因。
电路中瞬态产生的原因(2)
S闭和前
S闭和后很久
可见:除了W2以外,WC和WL均与时间无关。
电路中瞬态产生的原因(3)
如果希望电路中没有瞬态,则在从t=0-到t=0+时间内应该有:
即:要求电源的功率为无穷大,这显然是不可能的。所以,在这样的电路中一定有瞬态存在。
电路中瞬态产生的条件:
——即电路的接通,断开、短路、开路,电源电压改变或电路参数改变。
;
。
换路定则内容(1)
由于电路的换路,使电路中的能量发生变化,而这种变化是不能跃变的——必须是连续的。
设t=0为换路瞬间,t=0–表示换路前的终了瞬间,t=0+表示换路后的初始瞬间,0–和0+在数值上都等于0,但0–是t从负值趋近于0,0+是t从正值趋近于0,从t=0–到t=0+瞬间,电感元件中储存的磁场能量,WL和电容元件中储存的电场能量WC是不能跃变的,即