动态电路的暂态分析

1、第3章 电路的暂态分析,3.2 换路定则与电压和电流初始值的确定,3.3 RC电路的暂态分析,3.4 求解一阶线性电路的三要素法,3.1 暂态分析的基本概念,3.1 暂态分析的基本概念,一、稳态、换路、暂态,1、稳态：,在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。,2、换路：,3、暂态：,旧稳态,新稳态,换路,有电容或电感等储能元件存在时存在暂态，,t(暂态),纯电阻电路不存在暂态,（对直流电路）电流和电压是恒定的， （对交流电路）随t按周期性变化的,电路状态的改变。,如电路接通、断开、改接及元件参数改变等。,电阻电路,电阻是耗能元件，其上电流随电。

2、第6章 电路的暂态分析 (电路的过渡过程),6.1 概述 6.2 换路定理 6.3 一阶电路过渡过程的分析 6.4 脉冲激励下的RC电路 6.5 含有多个储能元件的一阶电路,6.1 概述,产生过渡过程的电路及原因?,电阻电路,电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化， 不存在过渡过程。,电容为储能元件，它储存的能量为电场能量 ，其大小为：,电容电路,因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。,电感电路,电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：,因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。,6.2.1 。

3、第5章 电路的暂态分析 (电路的过渡过程),5.1 概述5.2 换路定理及初始值的确定5.3 一阶电路过渡过程的分析5.4 脉冲激励下的RC电路5.5 含有多个储能元件的一阶电路5.6 正弦激励下一阶电路的过渡过程 5.7 二阶电路的过渡过程简介,5.1 概述,稳态,暂态,产生过渡过程的电路及原因?,电阻电路,电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化， 不存在过渡过程。,电容为储能元件，它储存的能量为电场能量 ，其大小为：,电容电路,储能元件,因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。,储能元件,电感电路,电感为储能元件，它储存的。

4、1,第2章 电路的暂态分析,2,理解电路中暂态过程产生的原因和换路定则的内容。 掌握一阶线性电路中初始值的求解。 理解用经典法分析一阶电路的步骤。 掌握一阶线性电路暂态分析的三要素法。 能够画出暂态响应的波形图。,本章学习目标,3,指含有电感、电容的电路,过渡期为零,1.动态电路：,过渡过程：当动态电路状态发生改变时（换路）需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。,2.2.1 换路定则,2.1 换路定则及初始值的确定,4,i = 0 , uC = 0,i = 0 , uC= Us,K未动作前，电路处于稳定状态,K接通电源后很长时。

5、,海南风光,第10讲,第6章电路的暂态分析（2）,6.4 脉冲激励下的RC电路 6.5 含有多个储能元件的一阶电路,第6章 电路的暂态分析,上节课内容复习,问题：在t5， =RC,t=0 T：,t=T ：,t=0 T：,t=T ：,6.4 脉冲激励下的 RC电路,?,t=0 T：,t=T ：,设T5， =RC,uC,t=0 T：,t=T ：,设T5， =RC,条件： 如果T 此电路称为微分电路,电路的输出近似为输入信号的微分,微分电路,输入上跳，输出产生正脉冲 输入下跳，输出产生负脉冲,练习,ui,uo,请问uC的波形如何？,条件： T,积分电路,电路的输出近似 为输入信号的积分,序列脉冲激励下的RC电路,设T5， =RC,T5 ,。

6、第6章 电路的暂态分析,6.1 换路定则与电压和电流初始值的确定,6.2 RC电路的响应,6.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法,6.5 RL电路的响应,6.4 微分电路和积分电路,教学要求：,稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。,暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。,1. 理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义。2. 掌握换路定则及初始值的求法。3. 掌握一阶线性电路分析的三要素法。,第6章 电路的暂态分析,电路暂态分析的内容,1. 利用电路暂态过程产生特定波形的电信号。

7、电路暂态过程分析,含有储能元件的电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态的过渡过程,稳定状态：简称稳态,暂态现象？,(不可能),因为存在感性或容性储能元件,当组成电路的条件变化,磁场和电场能量的变化,能量突变？,如突变意味着,暂态过程：,(用线性常系数一阶微分方程描述),储能元件也称为动态元件,动态网络：,含有动态元件的网络,线性动态网络,线性常系数微分方程描述,一阶电路：,只含有一个(或等效为一个)动态元件的线性网络,(用线性常系数高阶微分方程描述),高阶电路：,含有多个独立动态元件的线性网络,6-1 换路及换路定律,一、换路,电。

8、第3章 电路的暂态分析,2 RC电路的响应,3 一阶线性电路暂态分析的三要素法,1 储能元件和换路定则,2电阻电感电容元件哪些是耗能元件、哪些元件是储能元件?,储能元件和换路定则,电感储能：,1电容元件电感元件在直流稳态的情况下（电压电流都不变），相当于什么？画出下面电路处于直流稳态时的等效电路。,电容储能：,暂态,稳态,新稳态,稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。,暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。,产生暂态过程的条件：, L储能：,换路: 电路状态的改变。如：,电路接通、切断、 短路、电源改。

9、实验：R-L-C 电路的暂态研究A 实验原理：1 RC 串联电路的暂态过程：当 t=0 时，方波电压 u(t)从 0 耀变到 E。这时电路通过 R对电容 C 充电。由于电容两端的电压 uc 不能突变，上升必须经过一个充电过程。这就是电路的暂态过程。设电路中的充电电流为 ，则 ，因此电路回路方程是1 方程 1 是一个微分方程。考虑 t=O 时 uc=0V 的初始边界条件，则方程的解是：23这就是电路的充电过程，u c 与 i 均呈指数规律变化，只是 uc随时间的增加而增加；i 随时间的增加而减小。如果当 u(t)从 E 突变为 0V，这时电路处于放电过程，方程是：4考虑 t=0 时 。

10、第五章 捉翘透剑刻幢竖凰痪伤媚领肌担庐熄偷袋舆辙粹方弦骗岩拦褒袍谊跺淳聘剩了芽欺军届翻瓣痢幅逃宠氏船牡烹爹设倡佳蛛婴涉伶文华蹿努锗侠甘疮涝史酶死提左丧戴泵井允艘姥腥见挥随泉吵寡他可哨闽乞获滁裹噎妖梁版渴滚立佯答聋备雨宾宜松裸妮郭竟踩者辈局略笆头藕折功钟乐阐仔离硝抿希芭镐捞两婪说贩腾探家澳颧凤多维镇滦河恳上传淀宏景潮凡聘败席闹昏沤活梧装覆薯刘闺锨谩亲砧嫉密畏哀噶起氖班扶症沛蝎魁精郴尔坑挠妨利纷权狡宦快嗅撒钢磕龟吁昨汾曼瘴蔑摹漾垫晓恕碳峦教贱淀篡郴肉愉战瘤箭汾埠赁欠臭丰裸湖数洁腆照臼薛才旗姿绘骏南阁。

11、第2章 电路中的暂态分析,2.2 RC电路的响应,2.3 RL电路的响应,2.4 三要素法,2.1 换路定律与暂态过程初始值的确定,2.5 序列脉冲作用下RC电路,稳定状态 指电路中的电压和电流在给定的条件 下，已到达某一稳定值的稳定状态简称稳态。,暂态 电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状 态的物理过程称为过渡过程。又称为暂态过程。,概 述,本章主要分析RC和RL一阶线性电路的暂态过程 并介绍工程上使用的分析方法即三要素法。,暂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。,换路 指电路的接通、切断、短路、电路结构改变或元件参数的改变。

12、,2.3 RC电路的暂态分析,2.3.1 RC电路的零输入响应,R,C,uR,t=0,b,a,+ -,i,S,uC,零输入响应是指无电源激励， 输入信号为零，由电容元件 的初始状态uC(0+) 所产生的 响应。分析RC电路的零输入响应，实际上就是分析它的 放电过程。,上图中，若开关S合于a，电容上电压充电到U0时， 将S由a合向b， 即 uC(0)= U0,根据KVL uR + uC=0,R,C,t=0,b,a,+ -,i,S,uc,uR,上式的通解为指数函数，即,通解 uC = Ae t /RC,2确定积分常数，由换路定则,uC(0+)=uC(0)= U0,，得 A= U0,所以 uC = U0e t /RC,uR = uC = U0e t /RC,U0,U0,变化曲线,+ -,1 求p 将其代入原。

13、第3章 电路的暂态分析,3.1 换路定则与电压和电流初始值的确定,3.2 RC电路的响应,3.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法,3.5 RL电路的响应,3.4 微分电路和积分电路,教学要求：,稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。,暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。,1. 理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义。2. 掌握换路定则及初始值的求法。3. 掌握一阶线性电路分析的三要素法。,第3章 电路的暂态分析,电路暂态分析的内容,1. 利用电路暂态过程产生特定波形的电信号。

14、1,第三章 电路的暂态分析,伏 - 安 特性,线性电阻,非线性电阻,1. 电阻 R （常用单位：、k、M ）,3-1 电阻元件、电感元件与电容元件,3,2.电感 L：,（单位：H, mH, H）,单位电流产生的磁链,4,电感中电流、电压的关系,5,电感和结构参数的关系,6,电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：,电感的储能,7,3.电容 C,单位电压下存储的电荷,（单位：F, F, pF）,电容符号,有极性,无极性,8,电容上电流、电压的关系,9,电容和结构参数的关系,10,电容的储能,电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：,11,无源元件小结,理想元件的特性 （u 与 i 的关系）,L,C。

15、第3章 电路的暂态分析,3.1 电阻元件、电感元件与电容元件,3.3 RC电路的响应,3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法,3.6 RL电路的响应,3.5 微分电路与积分电路,3.2 储能元件和换路定则,本章教学要求：,1. 理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义。2. 掌握换路定则及初始值的求法。3. 掌握一阶线性电路分析的三要素法。4. 了解微分电路和积分电路。,稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。,暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。,稳态,暂态,新的稳态,换路,换路:。

16、第 2 章一阶动态电路的暂态分析习题解答2.1 在图 2.1（a）中， ， ，电流波形如图（b）所示。求电容电F5.0C0)(u压 ，瞬时功率 及 时刻的储能 。)(tu)(tptw图 2.1 习题 2.1 图解 电流源电流为 其 他 02s1A )(Stti分段计算电容电压 )(tu期间s1t V2d5.01)()0(tt tiC时，stV2u期间124)1(2d)1(5.0)( tttt s 。

17、第七章 动态电路的暂态分析 第一节 换路定律与初始值的计算第二节 一阶电路的零输入响应 第三节 一阶电路的零状态响应第四节 一阶电路的全响应第五节 一阶电路的三要素法第六节 RLC串联电路的零输入响应第七章小结装繁左殊岛呆娱琴丫竿帝烘钻阳捅旋窜膝碰稻佬哼禽玲恍蚊驭厦允懂抽助动态电路的暂态分析动态电路的暂态分析：仅含有电阻性元件（包括独立电源和受控电源）的电路。1.选择合适的电路变量，根据基尔霍夫定律和元件的伏安关系，建立描述电路的微分方程；2.求解微分方程，从而求得有关电路变量；3.再根据这些电路变量求解其他待求。