【正文】 為： uc(0+)=uc(0)=0 iL(0+)=iL(0)=0 返回 21 過渡過程與換路定律 由 uc(0+)=0和 iL(0+)=0可知，換路之后瞬間，電容相當(dāng)于短路，電感相當(dāng)于開路。該電路在開關(guān) K閉合前已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。在 t=0時，開關(guān) K閉合，求開關(guān)閉合后，各支路電流的初始值和各元件電壓的初始值。 返回 15 過渡過程與換路定律 根據(jù)換路定律分析過渡過程的步驟如下： 若電路在 t=0換路，則 （ 1）根據(jù)原穩(wěn)態(tài)電路，求出換路前瞬間（ t=0） ,電容上的電壓 uc(0)和通過電感的電流 iL(0)； （ 2）根據(jù)換路定理，求出換路后瞬間 (t=0+），電容電壓初始值 uc(0+)和電感電流的初始值 iL(0+) ； （ 3）根據(jù)基爾霍夫定律和歐姆定律，求出電路中其它電壓、電流的初始值； （ 4）分析電路中電壓和電流的變化規(guī)律。則用 t=0 表示換路前的瞬間， t=0+表示換路后的瞬間；換路定理可用公式描繪為： 返回 )0()0()0()0(??????LLcciiuu14 過渡過程與換路定律 換路之后的瞬間，各元件上的電壓和電流稱為元件的初始值。 返回 13 過渡過程與換路定律 （ 2）換路定律 對含有電容或電感等儲能元件的電路中，在換路的一瞬間，電容兩端的電壓不能躍變，通過電感的電流不能躍變。開關(guān)閉合瞬間，電感上沒有儲存磁能，因而電感上的電流 iL為零，電感相當(dāng)于斷路，與電感串聯(lián)的燈泡 D3上沒有電流，燈泡不亮；隨著時間的增加，電感上的電流（即為燈泡上的電流）逐漸增加，燈泡逐漸變亮，最終燈泡達(dá)到最亮、且亮度保持不變。 可見，電容上的電壓從零變?yōu)樽畲笾?US需要一個過程，因而電容元件在換路之后有一個過渡過程。 返回 11 過渡過程與換路定律 ② 電容 C上的電流與電壓的變化率成正比。 返回 10 過渡過程與換路定律 原因分析： ① 電阻元件上的電壓與電流同頻、同相、成正比例變化的，因而接通電源后，電阻支路立刻有一個穩(wěn)定的電流，電阻支路的燈泡瞬間變亮，且亮度保持不變。 返回 8 過渡過程與換路定律 例 將燈泡 D D D3分別與電阻 R、電容 C、電感 L串聯(lián)后，并接在一個直流電源 US上 .當(dāng)開關(guān) K閉合時，燈泡 D D D3會發(fā)生什么變化？分析原因。 換路： 電路的接通、斷開，電路連接方式的改變，電路參數(shù)或信號源發(fā)生變化等狀況統(tǒng)稱為電路的換路。 5 第 6章 重點、難點 ［重點、難點］ 1. 換路定律； 2. 初始值的計算； 3．時間常數(shù)與過渡過程的關(guān)系； 4. 微分和積分電路的結(jié)構(gòu)特點及波形特征。《 電工基礎(chǔ) 》 第六章 電路的過渡過程 主要制作：廖芳 2022年 9月 2 第 6章 主要內(nèi)容 知識要點，技能要點，重點、難點 換路定律和初始值的計算 RC電路的過渡過程 RL電路的過渡過程 一階電路的全響應(yīng) 微分電路與積分電路 第 6章 小結(jié) 3 第 6章 知識要點 ［知識要點］ 1. 換路定律和初始值的計算； 2. RC電路的過渡過程； 3. RL電路的過渡過程； 4. 一階電路的三要素分析法； 5. 微分和積分電路。 4 第 6章 技能要點 ［技能要點］ 1. RC一階電路的調(diào)整與測試； 2. 示波器的使用； 3. 微分電路的連接與波形測試； 4. 積分電路的連接與波形測試。 返回 6 換路定律和初始值的計算 ? 過渡過程與換路定律 ? 初始值的計算 返回 7 過渡過程與換路定律 (1)過渡過程的概念 穩(wěn)態(tài) :電路中的電流、電壓是恒定、或只隨時間作周期性變化的狀態(tài)稱為電路的穩(wěn)定狀態(tài) (穩(wěn)態(tài) )。 過渡過程（暫態(tài)）： 當(dāng)電路中含有電容或電感等儲能元件，且運(yùn)行條件發(fā)生變化（換路）時，則電路將從原穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€新的穩(wěn)態(tài)的過程。 返回 9 過渡過程與換路定律 解 : 開關(guān)閉合的瞬間： ① 與 R串聯(lián)的燈泡 D1立刻亮了，之后亮度保持不變； ② 與 C串聯(lián)的燈泡 D2立刻亮了， D2此刻的亮度大于燈泡 D1的亮度，隨后亮度逐漸變暗，最后熄滅； ③ 與電感 L串聯(lián)的燈泡 D3不亮，之后開始逐漸變亮，最后亮度達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定之后的亮度大于 D1的亮度。 可見，電阻上的電壓、電流是瞬間變化的，電阻元件上沒有過渡過程。在開關(guān)閉合的瞬間，電容沒有儲存電荷，因而 uC為零，電容相當(dāng)于短路，與電容串聯(lián)的燈泡 D2上的電壓等于電源電壓 US，燈泡 D2立刻亮了；隨著時間的增加， uC逐漸增加，燈泡 D2上的電壓逐漸減小，所以燈泡逐漸變暗；最終燈泡熄滅。 返回 12 過渡過程與換路定律 ③ 電感元件上的電壓 uL與電流 i的變化率成正比。 可見，電感上的電流從零變?yōu)樽畲笾敌枰粋€過程，因而電感元件在換路之后也有一個過渡過程。 若把換路時刻取為計時起點，即 t=0時換路。如： uc(0+) iL(0+) 注意： 換路時，電容上的電壓和通過電感的電流不能躍變，但通過電容的電流、電感兩端的電壓、以及電阻上的電壓和電流是可以躍變的。 返回 16 過渡過程與換路定律 例 如圖所示電路，開關(guān) K閉合前電路已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 返回 17 過渡過程與換路定律 解：開關(guān)閉合前，各元件上沒有電壓也沒有電流，因而電容上的電壓 uc(0)為： uc(0)=0 根據(jù)換路定律，得出電容電壓的初始值 uc(0+)為： uc(0+)=uc(0)=0 返回 18 過渡過程與換路定律 根據(jù)電路的連接關(guān)系和 KVL，得出各元件上的電壓初始值和電流初始值為： u2(0+)=uc(0+)=0 u1(0+)=Usuc(0+)=100=10(V) 返回 ? ? ? ? ? ?mARui 3561000111 ??? ??? ? ? ? 04000122 ??? ?? Rui? ? ? ?Aiii c 350350)0()0( 21 ????? ???19 過渡過程與換路定律 例 如圖 (a)所示，已知 US=10V， R0=1Ω ，R1=R2=4Ω 。在 t=0時將 K閉合，求開關(guān)閉合后，各支路電流的初始值和電感上電壓的初始值。因而原電路換路之后瞬間的等效電路如圖下圖所示，并得出： 返回 ? ?ARR Uii Sc 241 10)0()0(10?????? ??VRiu cL 842)0()0( 1 ???? ??22 RC電路的過渡過程 ? RC電路的零狀態(tài)響應(yīng) ? 時間常數(shù) ? RC電路的零輸入響應(yīng) 返回 23 RC電路的過渡過程 電路中只有電容一種儲能元件時，由于換路造成的電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)變換為另一個新的穩(wěn)定狀態(tài)過程稱為 RC電路的過渡過程。 “ 零狀態(tài) ” 是指電容的初始電壓 uc(0+)=0，電感的初始電流 iL(0+)=0。在 t=0時，將開關(guān) K由位置2扳向位置 1，電源 Us通過 R向電容 C充電。因而該電路的狀態(tài)變化稱為零狀態(tài)響應(yīng)，又稱為 RC電路的充電過程。 返回 RcS uuU ??dtduCi c?Scc UudtduRC ??? ? RCtcccc euuuu ?? ????? )()0()(27 RC電路的過渡過程 電容電壓的初始值 uc(0+)和穩(wěn)態(tài)值 uc(∞) 為： uc(0+)=0， uc(∞)=U S 將 uc(0+)和 uc(∞) 代入通式整理得： 由 uR=USuC得 : 由 得： 返回 )1( RCtSc eUu ???RCtSR eUu ??Rui R?RCtSR eRURui ???28 RC電路的過渡過程 RC充電過程中，電容、電阻兩端的電壓和電路中電流，都是按指數(shù)規(guī)律變化的。 返回 29 RC電路的過渡過程 （ 1）時間常數(shù) τ 的定義： 即 τ =RC具有時間的量綱，其大小取決于 R、 C的大小，是個常數(shù)。 返回 ? ? ? ??? RC? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?秒安 秒安安庫伏庫安伏法歐 SA SAACVCAVF ????????)1( ?tSc eUu ????tSR eUu ???tSR eRURui ???30 RC電路的過渡過程 （ 2）過渡過程與時間常數(shù)的關(guān)系 時間常數(shù) τ 是表示過渡過程中電壓和