电工电子技术——第03章-2011课件.ppt

第 3 章 一阶电路瞬态响应 教学基本要求 理解电路的瞬态、换路定律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 瞬态产生的原因(1) 瞬态产生的原因(2) 换路定则 (1) 换路定则 (2) 初始值的确定(1) 瞬态过程的初始值（t=0+电路电压和电流之值：） 由t=0–时求出uC(0–)和iL(0–)。（换路前电路处于稳态，则电感视为短路，电容视为开路.） 在t=0+时，用换路定则确定uc(0+)和iL(0+) 。 在t=0+时，用电压源V0=uc(0+) 代替电容，用电流源I0=iL(0+)代替电感，作出t=0+时刻的等效电路，应用求解直流电路的方法，计算电路中其他各量在t=0+时的初始值。 初始值的确定(2) 初始值的确定(3) 例1: 如图所示电路，换路前开关S闭合电路处于稳态,求换路后电容电压的初始值uC(0+),iR(0+), 初始值的确定(5) 例2：如图所示电路，计算开关K闭合后各元件的电压和各支路电流的初始值。开关闭合前电容电压为零值。 初始值的确定(6) 初始值的确定(7) 由上分析可见 电路中除元件uC、iL以外的电容电流、电感电压以及电阻支路电流、电压，t=0+时刻初始值是可以突变也可以不突变的，这些电流、电压的初始值，不能用换路定律直接来求解。 一阶电路的瞬态响应 一阶线性电路的概念 一阶电路的瞬态响应分析 一阶电路的三要素分析法 一阶线性电路的概念(1) 只含有一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路，不论是简单的或复杂的，它的微分方程都是一阶常系数线性微分方程。这种电路称为一阶线性电路。 对于一阶线性电路,由于只含有一个独立的储能元件(L或C）,电路可分割成两个部分： 一阶线性电路的概念(2) 根据戴维南定理 一阶线性电路的概念(3) 一阶电路的瞬态响应分析(1) RC电路的响应分析 一阶电路的瞬态响应分析(2) RC电路的响应分析 一阶电路的瞬态响应分析(3) RC电路的响应分析 一阶电路的瞬态响应分析(4) 齐次方程的通解 一阶电路的瞬态响应分析(5) 非齐次方程的特解 一阶电路的瞬态响应分析(6) 微分方程的解 一阶电路的瞬态响应分析(7) 电阻电压和电流的解为： 一阶电路的瞬态响应分析(9) 三要素法公式： 一阶电路的瞬态响应分析(10) 时间常数τ的意义 一阶电路的瞬态响应分析(11) 一阶电路的瞬态响应分析(12) 解的曲线 一阶电路的瞬态响应分析(13) 时间常数与电路参数有关。 以RC电路为例：如果电阻一定，则时间常数越大，电容值就越大，相同电压下所储存的电荷越多，完成充放电的时间也越长，瞬态过程越长；如果电容值一定，则时间常数越大，电阻值就越大，电路阻碍电流流动的作用越强，要完成充放电的时间也越长，瞬态过程越长。 一阶电路的三要素分析法(1) 一阶电路的三要素分析法(2) 一阶电路的三要素分析法(3) 一阶电路的三要素分析法(4) 一阶电路的三要素分析法(5) 一阶电路的三要素分析法(6) 一阶电路的三要素分析法(7) 一阶电路的三要素分析法(8) 一阶电路的三要素分析法(9) 一阶电路的矩形波响应 在RC电路中选择不同的时间常数τ=RC，和不同的输出端，可以近似得到输入与输出间的微分与积分关系，这就是我们常说的微分电路和积分电路 积分电路 本章小结 峻尤怨耍秃住注暇据抬预么响舅屋富更粕绒夕交拷掀预甚祈尿淳尼色远酣电工电子技术——第03章-2011课件电工电子技术——第03章-2011课件 其特解应为 所以 测稀铝蒜疫誊刹滥涌旭撑狭曳狰斑惮熬供撒腔蛤震滴士汗关咳搬允档篱舜电工电子技术——第03章-2011课件电工电子技术——第03章-2011课件 带入初始条件为： 令： ——称为时间常数 其中 ——电容电压的终值 ——电容电压的初值 τ=RC ——RC电路的时间常数 三要素法 馁瓤绽吸陀蚀柳概瀑淑琳拓荚栋温疑峰皆伊盔酶疡坞过硅身厨销窑捌顿改电工电子技术——第03章-2011课件电工电子技术——第03章-2011课件 实般绒哦瑰贡舔幸急浴苔礁帜薯近熙碧氛斡控谷敲速埂肝逮顺售娱味奏庸电工电子技术——第03章-2011课件电工电子技术——第03章-2011课件 f(∞)——终值 τ——电路的时间常数 f(0+)——初值 τ=RC ——RC电路的时间常数 τ=L/R ——RL电路的时间常数 坦萎贫影捷从邱廊黎夏布劳盏覆拇君皆莎恰近镊资振群窑孙众侨医嘎扁虱电工电子技术——第03章-2011课件