电路基础教学课件作者赵守忠10.ppt

10. 1 引言 在前面各章分析的直流电路和周期电流电路中，所有的响应或是稳定的，或是按周期规律变化的。电路的这种工作状态称为稳定状态。在含有储能元件L和C的电路中，当电路的结构或元件参数发生改变时，必然使电路由原来的稳定状态转变到一个新的稳定状态。这种转变，一般来说是不能即时完成的，需要经历一个过渡过程，或称为暂态过程。在暂态过程中，电路各处的电流、电压怎样变化，是本章所要讨论的问题。 10. 1 引言 在电路的稳态分析中，无论是直流电路或者是引入相量法的正弦交流电路，所有元件的VCR都是代数方程，因此，求解电路时，是根据KCL, KVL以及元件的VCR所得到的代数方程来进行计算。但在暂态分析时，储能元件L和C的VCR需用导数形式来表示，因此，这时根据KCL , KV和元件的VCR得到的方程是以电流或电压为变量的微分方程，对线性电路而言，描述电路暂态过程的方程是线性常系数微分方程。暂态过程中各处电流、电压的求解，需要求解这类微分方程。 10. 1 引言 分析动态电路的过渡过程的方法之一是:根据KCL, KVL和支路的VCR建立描述电路的方程，这类方程是以时间为自变量的线性常微分方程，然后求解常微分方程，从而得到电路所求变量(电压或电流)。此方法称为经典法，它是一种在时间域中进行的分析方法。还有另一种方法是采用积分变换的方法将微分方程求解问题转化为代数方程来求解，通常是将自变量转换为复频率变量，故称为复频域分析法，在这里不作讨论。 10. 1 引言 研究电路的暂态过程有着重要的实际意义，过渡过程是一种自然现象，对它的研究很重要。当然过渡过程的存在有利有弊。有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种特定的波形或改善波形;不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致使电气设备损坏，必须采取相应的防范措施。 10. 2 知识结构和教学要求 1.知识结构 (1)基本概念: ①动态过程和动态响应。 ②换路定律 。 ③动态响应的分类:零输入响应和零状态响应、稳态响应与暂态响应、强制响应与自由响应、阶跃响应与冲激响应。 (2)一阶电路的分析方法: ①经典法。 ②三要素法。 10. 2 知识结构和教学要求 (3)二阶RLC电路动态过程的欠阻尼、过阻尼、临界阻尼。 2.教学要求 ①理解动态元件、动态过程、动态响应的概念。 ②理解C元件和L元件的换路定律，掌握利用0、等效电路求取电压、电流初始值的方法。 ③理解动态电路方程的建立方法，了解经典法。 ④掌握一阶电路的定义及直观判别方法。 ⑤掌握求解一阶电路动态响应的三要素法。 10. 2 知识结构和教学要求 ⑥理解零输入相应、零状态响应的概念。 ⑦理解全响应、稳态响应、暂态响应、强迫响应、自由响应的概念。 ⑧理解阶跃函数的定义，阶跃响应的概念。 ⑨了解二阶RL G动态电路的过阻尼、欠阻尼、临界阻尼情况。 10. 3 教学内容 10. 3. 1电路的动态过程 学习目标: 熟悉电路的稳定状态和动态过程。 前面几章的内容，无论是直流电路还是正弦、非正弦交流电路，都是对电路的稳定状态进行分析。所谓稳定状态是指各处的响应或是稳定不变，或是随时间按周期规律变化。而动态过程是指当电路含有储能元件且电路的结构或元件参数发生变化时，电路的工作状态将由原来的稳定状态改变到另一个稳态，这种转变一般来说不是即时完成的，需要经过一个过程，这个过程被称作动态过程(瞬态过程、暂态)。 10. 3 教学内容 对于含有一个电容和一个电阻或一个电感和一个电阻的电路，当电路的无源元件都是线性时不变时，电路方程将是一阶线性常微分方程，相应的电路称为一阶电阻电容电路(简称为RC电路)或一阶电阻电感电路(简称为RL电路)。如果电路仅含一个动态元件，则可以把该动态元件以外的电阻电路用戴维南定理或诺顿定理置换为电压源和电阻的串联组合，或电流源和电阻的并联组合，从而把它变换为RC电路或RL电路。这种电路称为一阶动态电路。 动态电路的一个特征是，当电路的结构或元件的参数发生变化时(例如电路中电源或无源元件的断开或接入，信号的突然注入等)，可能使电路从原来的工作状态，转变到另一个工作状态，这种转变往往需要经历一个过程，在工程上称为过渡过程。 10. 3 教学内容 下面通过例题来说明电路的动态过程。 例10一1如图10一1所示电路，试分析开关闭合前后电路中的电流i0 分析:(1)开关闭合前， 开关闭合后， 这是一个纯电阻性电路。开关一闭合电流迅速变化。 (2)开关向上闭合前，i=o，为电路原来的稳态， U L (0)=0 开关向上闭合后，由于电感元件对直流相当于短路