【正文】 電氣設(shè)備或元件損壞。 3. 掌握一階線性電路分析的三要素法。 1. 理解電路的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)、零輸入響應(yīng)、零狀 態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)的概念，以及時間常數(shù)的物 理意義。下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 第 3章 電路的暫態(tài)分析 換路定則與電壓和電流初始值的確定 RC電路的響應(yīng) 一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法 RL電路的響應(yīng) 微分電路和積分電路 電阻元件、電感元件、電容元件 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 教學(xué)要求： 穩(wěn)定狀態(tài)： 在指定條件下電路中電壓、電流已達(dá)到穩(wěn)定值。 暫態(tài)過程： 電路從一種穩(wěn)態(tài)變化到另一種穩(wěn)態(tài)的過渡過程。 2. 掌握換路定則及初始值的求法。 第 3章 電路的暫態(tài)分析 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電路暫態(tài)分析的內(nèi)容 1. 利用電路暫態(tài)過程產(chǎn)生特定波形的電信號 如鋸齒波、三角波、尖脈沖等，應(yīng)用于電子電路。 (1) 暫態(tài)過程中電壓、電流隨時間變化的規(guī)律。 (2) 影響暫態(tài)過程快慢的電路的時間常數(shù)。 描述消耗電能的性質(zhì) iRu ?根據(jù)歐姆定律 : 即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關(guān)系 線性電阻 SlR ?? 金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及導(dǎo)體材料的 導(dǎo)電性能有關(guān) ， 表達(dá)式為： 表明電能全部消耗在電阻上，轉(zhuǎn)換為熱能散發(fā)。 1. 物理意義 iN ΦiψL ??電感 : ( H、 mH) 線性電感 : L為常數(shù) 。 lNSμL 2?下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 ( H )l NSμL2?自感電動勢： tiLtψeL dddd ????2. 自感電動勢方向的判定 (1) 自感電動勢的參考方向 規(guī)定 :自感電動勢的參考方向 與電流參考方向相同 , 或與磁通的參考 方向符合 右手螺旋定則。 磁場能 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電容元件 描述電容兩端加電源后，其兩個極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質(zhì)中建立起電場，并儲存電場能量的性質(zhì)。 ( F )dSC ??S — 極板面積（ m2） d —板間距離（ m） ε—介電常數(shù)（ F/m） tuCidd? 當(dāng)電壓 u變化時，在電路中產(chǎn)生電流 : 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電容元件儲能 221 CuW ?將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得： 20 0 21dd CuuCutuit u ??? ?即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中，當(dāng)電壓增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當(dāng)電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還能量。 合 S后： 所以電阻電路不存在 暫態(tài) 過程 (R耗能元件 )。如： 電路接通、切斷、 短路、電壓改變或參數(shù)改變 不能突變 C u \ 不能突變Li\∵ C 儲能： 221CC CuW ?產(chǎn)生暫態(tài)過程的原因： 由于物體所具有的能量不能躍變而造成 在換路瞬間儲能元件的能量也不能躍變 若 cu 發(fā)生突變， ??? dtdui CC不可能！ 一般電路 則 (1) 電路中含有儲能元件 (內(nèi)因 ) (2) 電路發(fā)生換路 (外因 ) 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電容電路 ： )0()0(?? ? CC uu注：換路定則僅用于換路瞬間來確定暫態(tài)過程中 uC、 iL初始值。 初始值：電路中各 u、 i 在 t =0+ 時的數(shù)值。 1) 先由 t =0的電路求出 uC ( 0– ) 、 iL ( 0– )； 2) 根據(jù)換路定律求出 uC( 0+)、 iL ( 0+) 。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 暫態(tài)過程初始值的確定 例 1． 解： (1)由換路前電路求 )0(),0( ?? LC iu由已知條件知 0000 ???? )(,)( LC iu根據(jù)換路定則得： 0)0()0( ???? CC uu0)0()0( ?? ?? LL ?? ??已知：換路前電路處穩(wěn)態(tài)，C、 L 均未儲能。 S (a) C U R2 R1 t=0 + L 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 暫態(tài)過程初始值的確定 例 1: 00 ?? )(Cu , 換路瞬間，電容元件可視為短路。 RUC ?? ?? )()( 00 1?? ?? )0)0(( ??C??0)0(2 ??uUuuL ?? ?? )0()0( 1 )0)0(( ??LuiC 、 uL 產(chǎn)生突變 (2) 由 t=0+電路，求其余各電流、電壓的初始值 S C U R2 R1 t=0 + L (a) 電路 iL(0+ ) U iC (0+ ) uC (0+) uL(0+) _ u2(0+) u1(0+) i1(0+ ) R2 R1 + + + _ _ + (b) t = 0+等效電路 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 例 2： 換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。 解： (1) 由 t = 0電路求 uC(0–)、 iL (0–) 換路前電路已處于穩(wěn)態(tài)： 電容元件視為開路； 電感元件視為短路。 試求圖示電路中各個電壓和電流的初始值。 試求圖示電路中各個電壓和電流的初始值。 試求圖示電路中各個電壓和電流的初始值。 LC ui 、2? + _ R R2 R1 U 8V t =0 + + 4? i1 4? iC _ uC _ uL iL R3 4? 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 結(jié)論 1. 換路瞬間， uC、 iL 不能躍變 , 但其它電量均可以躍 變。 換路前 , 若 iL(0)?0 , 在 t=0+等效電路中 , 電感元件 可用一理想電流源替代 ，其電流為 iL(0+)。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 RC電路的響應(yīng) 一階電路暫態(tài)過程的求解方法 1. 經(jīng)典法 : 根據(jù)激勵 (電源電壓或電流 )，通過求解 電路的微分方程得出電路的響應(yīng) (電壓和電流 )。 一階電路 求解方法 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 代入上式得 0dd ?? CC utuRCtuC CC dd???RuR ???換路前電路已處穩(wěn)態(tài) UuC ?? )0(t =0時開關(guān) , 電容 C 經(jīng)電阻 R 放電 1S ?一階線性常系數(shù) 齊次微分方程 (1) 列 KVL方程 0??CR uu1. 電容電壓 uC 的變化規(guī)律 (t ? 0) 零輸入響應(yīng) : 無電源激勵 , 輸 入信號為零 , 僅由電容元件的 初始儲能所產(chǎn)生的電路的響應(yīng)。 0 )0( e ?? ?? tCu ?t(3) 電容電壓 uC 的變化規(guī)律 ptAuC e: ?通解下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電阻電壓： RCtURiu CR???? eRCtRUtuCi CC???? edd放電電流 RCtUu C ?? e 電容電壓 CuCiRu2. 電流及 電阻電壓的變化規(guī)律 3. 、 、 變化曲線 RuCiCut O 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 4. 時間常數(shù) (2) 物理意義 RC??令 : 單位 : S (1) 量綱 sVAΩ s ??UUu C 1 ?? ???t當(dāng) 時 RCtUtu C ?? e)(時間常數(shù) ? 決定電路暫態(tài)過程變化的快慢 0\ ?時間常數(shù) 等于電壓 Cu衰減到初始值 U0 的 所需的時間。 Cu?時間常數(shù) 的物理意義 ?1?U RCτ ? ?tRCtUUu C ?? ?? ee321 ??? ??t 0 uc 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 當(dāng) t =5? 時，過渡過程基本結(jié)束， uC達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。 ?)53(?tt ?Cu ?2 ?3 ?4 ?6?51e? 2e? 3e?