第7章线性电路的瞬态过程 7.1瞬态过程 7.2RC电路的瞬态过程 7.3RL电路的瞬态过程 7.4一阶电路的三要素法 7.5RC电路的应用
第7章 线性电路的瞬态过程 7 .1 瞬态过程 7．2 RC电路的瞬态过程 7. 3 RL电路的瞬态过程 7．4 一阶电路的三要素法 7．5 RC电路的应用
授课日期 班次 授课时数2 课题 第七章线性电路的瞬态过程 7.瞬态过程 教学目的:了解电路的瞬态过程;熟练应用换路定则,确定电路的初始值 重点 应用换路定则,确定电路的初始值 难点 与重点相同 教具 多媒体 作业 P161:7.25 自用参考书:《电路》丘关源著 教学过程:由案例7.1引入本次课 第七章线性电路的瞬态过程 7.瞬态过程 1瞬态过程的概念 2.换路定则 3.一阶电路初始值的计算 (1)基本概念及分析方法 (2)典型例题分析 4.课堂练习 课后小计
授课日期 班次 授课时数 2 课题： 第七章线性电路的瞬态过程 7.1瞬态过程 教学目的：了解电路的瞬态过程；熟练应用换路定则，确定电路的初始值 重点： 应用换路定则，确定电路的初始值 难点： 与重点相同 教具： 多媒体 作业： P161：7.25 自用 参考书：《电路》丘关源 著 教学过程：由案例7.1引入本次课 第七章线性电路的瞬态过程 7.1瞬态过程 1.瞬态过程的概念 2. 换路定则 3.一阶电路初始值的计算 （1）基本概念及分析方法 （2）典型例题分析 4. 课堂练习 课后小计：
第7章线性电峰颜瞬态过程 7.1瞬态过程 案例7.1电动机起动,其转速由零逐渐上升,最终达到额定转速; 高速行驶汽车的刹车过程:由高速到低速或高速到停止等。它们的状态都 是由一种稳定状态转换到一种新的稳定状态,这个过程的变化都是逐渐的、 连续的,而不是突然的、间断的,并且是在一个瞬间完成的,这一过程就 瞬态过程。 1.瞬态过程的概念 (1)稳定状态 稳定状态是指电路中的电压、电流已经达到某一稳定值,即电压和电 流为恒定不变的直流或者是最大值与频率固定的正弦交流。 (2)瞬态过程 电路从一种稳定状态向另一种稳定状态的转变,这个过程称为瞬态过 程,也称为过渡过程。电路在瞬态过程中的状态称为瞬态
第7章 线性电路的瞬态过程 7 . 1 瞬态过程 案例7.1 电动机起动，其转速由零逐渐上升，最终达到额定转速； 高速行驶汽车的刹车过程：由高速到低速或高速到停止等。它们的状态都 是由一种稳定状态转换到一种新的稳定状态，这个过程的变化都是逐渐的、 连续的，而不是突然的、间断的，并且是在一个瞬间完成的，这一过程就 叫瞬态过程。 1.瞬态过程的概念 （1）稳定状态 稳定状态是指电路中的电压、电流已经达到某一稳定值，即电压和电 流为恒定不变的直流或者是最大值与频率固定的正弦交流。 （2）瞬态过程 电路从一种稳定状态向另一种稳定状态的转变，这个过程称为瞬态过 程，也称为过渡过程。电路在瞬态过程中的状态称为瞬态
7、1瞬态程2 观察如图7.1所示电路,可以了解电路产生瞬态过程的原因。 ELl 图7.1瞬态过程演示实验 产生瞬态过程的外因是接通了开关,但接通开关并非都会引起瞬态过 程,如电阻支路。产生瞬态过程的两条支路都存在有储能元件(电感或 电容),这是产生瞬态过程的内因 (3)换路 通常把电路状态的改变(如通电、断电、短路、电信号突变、电路参 数的变化等),统称为换路,并认为换路是立即完成的。 所以,产生瞬态过程的原因有两个方面,即外因和内因。换路是外因, 电路中有储能元件(也叫动态元件)是内因
7 . 1 瞬态过程 观察如图7.1所示电路，可以了解电路产生瞬态过程的原因。 图7.1 瞬态过程演示实验 产生瞬态过程的外因是接通了开关，但接通开关并非都会引起瞬态过 程，如电阻支路。产生瞬态过程的两条支路都存在有储能元件（电感或 电容），这是产生瞬态过程的内因。 （3）换路 通常把电路状态的改变（如通电、断电、短路、电信号突变、电路参 数的变化等），统称为换路，并认为换路是立即完成的。 所以，产生瞬态过程的原因有两个方面，即外因和内因。换路是外因， 电路中有储能元件（也叫动态元件）是内因
7、1瞬态过程 2.换路定律 (1)电感元件由于它所储存的磁场能量L在换路的瞬间保持不变 因此可得 i1(0)=1(0-) (2)电容元件由于它所储存的电场能量,C在换路的瞬间保持不变, 因此可得 (04)=2(0-) 因此,换路时,电容电压u不能突变;电感电流i不能突变。这一结论 做换路定律。即 (0)=2(0_) (0)=i1(0_) 3.一阶电路初始值的计算 (1)一阶电路只含有一个储能元件的电路称为一阶电路。 (2)初始值我们把t=0时刻电路中电压、电流的值,称为初始值。 (3)电路瞬态过程初始值的计算按下面步骤进行:
7 . 1 瞬态过程 2. 换路定律 （1）电感元件 由于它所储存的磁场能量 在换路的瞬间保持不变， 因此可得 iL (0+ )=iL (0－) （2）电容元件 由于它所储存的电场能量 在换路的瞬间保持不变， 因此可得 uC (0+ )=uC (0－) 2 L 2 1 Li 2 C 2 1 Cu 因此，换路时，电容电压uC不能突变；电感电流iL不能突变。这一结论 叫做换路定律。即 uC (0+ )=uC (0－) iL (0+ )=iL (0－) 3.一阶电路初始值的计算 （1）一阶电路 只含有一个储能元件的电路称为一阶电路。 （2）初始值 我们把t=0+时刻电路中电压、电流的值，称为初始值。 （3）电路瞬态过程初始值的计算按下面步骤进行：
7、1瞬态过程 ①求出t=0时的电容电压(0)和电感电流i(0_)值 ②求出t=0时的电容电压2(0)和电感电流i(04)值; ③画出t=04时的等效电路,把(0)等效为电压源,把i(04)等效为 电流源; ④求电路其它电压和电流在t=0时的数值。 例7.1图7.2(a)所示的电路中,已知R=4,R2=6,=10V,开关S闭合 前电路已达到稳定状态,求换路后瞬间各元件上的电压和电流。 h ue(0) (a)原电路图(b)t=0_时的等效电路(c)t=04时的等效电路 图7.2例7.1电路图 解:(1)换路前开关S尚未闭合,R电阻没有接入,电路如图(b)所示。 由换路前的电路
7 . 1 瞬态过程 ①求出t=0－时的电容电压uC (0－)和电感电流iL (0－)值； ②求出t=0+时的电容电压uC (0+ )和电感电流iL (0+ )值； ③画出t＝0＋时的等效电路，把uC (0+ )等效为电压源，把iL (0+ )等效为 电流源； ④求电路其它电压和电流在t＝0＋时的数值。 例7.1 图7.2（a）所示的电路中，已知R1 =4，R2 =6,US =10V,开关S闭合 前电路已达到稳定状态，求换路后瞬间各元件上的电压和电流。 (a)原电路图 (b)t=0－时的等效电路 (c) t=0＋时的等效电路 图7.2 例7.1电路图 解：(1)换路前开关S尚未闭合，R2电阻没有接入，电路如图（b）所示。 由换路前的电路
1瞬态过程 0)=5=1 (2)根据换路定律 (3)开关S闭合后,R电阻接入电路,画出t=0时的等效电路,如 图(c)所 4)在图(c)电路上求出各个电压电流值 lc(04)10-10 A=0A RI 0)=R1(0,)=0V lg2(O+)=lc(0)=10V l2(0+)10 A=1.67A R2 6 ic(0+)=i1(04)-12(0+)=-2(0)=-1.67A
7 . 1 瞬态过程 uC (0－)＝US ＝10V （2）根据换路定律 uC (0+ )＝uC (0－)＝10V （3）开关S闭合后，R2电阻接入电路，画出t＝0＋时的等效电路，如 图（c）所示。 （4）在图（c）电路上求出各个电压电流值 (0 ) (0 ) (0 ) (0 ) 1.67A A 1.67A 6 (0 ) 10 (0 ) (0 ) (0 ) 10V (0 ) (0 ) 0V A 0A 4 (0 ) 10 10 (0 ) C 1 2 2 2 R2 2 R2 C R1 1 1 S C 1 = − = − = − = = = = = = = = − = − = + + + + + + + + + + + + i i i i R u i u u u Ri R U u i
7.1瞬态过程 例7.2图7.3(a)中,直流电压源的电压=50V,R=59,2=592, R=209,电路原已达到稳态,在仁=0时,断开开关S,试求04时的i、e、 Ic (t=0 ULH i(0+) (a)原电路图 (b)t=0时的等效电路 图7.3例7.2电路图 解:先求u(0-)、4(0-)。因为电路由直流激励,且已达到稳态,所 以电感元件如同短路,电容元件如同开路
7 . 1 瞬态过程 例7.2 图7.3（a）中，直流电压源的电压Us=50V，R1 =5Ω，R2 =5Ω， R3 =20Ω，电路原已达到稳态，在t=0时，断开开关S，试求0＋时的iL 、Uc、 UR 、ic、 UL。 (a)原电路图 (b)t=0+时的等效电路 图7.3 例7.2电路图 解：先求uC (0－)、iL (0-)。因为电路由直流激励，且已达到稳态，所 以电感元件如同短路，电容元件如同开路
7、1瞬态过程 i。(0)=0 Us 50 i(0.)= A=5A R1+R25+5 2(0)=i(0)R2=5×5V=25v 由换路定律得 i1(0.)=i(0,)=5A (0)=l2(0,)=25V t=0时的等效电路如图7.3(b),从图73(b)可得 i(04)=-i1(04)=-5A l23(0)=R31(0)=20×(-5V=-100V l1(0)=(R3+R2)i(0,)+l2(0,)=(50+20)×(-5)V=-100V
(0 ) (0 ) 5 5V 25V A 5A 5 5 s 50 (0 ) (0 ) 0 c L 2 1 2 L c = = = = + = + = = − − − − u i R R R U i i 7 . 1 瞬态过程 由换路定律得 (0 ) (0 ) (0 ) 50 20 5 V 100V (0 ) (0 ) 20 5 V 100V (0 ) (0 ) 5A 0 7.3(b) 7.3(b) (0 ) (0 ) 25V (0 ) (0 ) 5A L 3 2 c c R3 3 c c L c c L L = + + = + − = − = = − = − = − = − = = = = = + + + + + + + + − + − + （ ） （ ）（ ） （ ） 时的等效电路如图 ，从图 可得 u R R i u u R i i i t u u i i
授课日期 班次 授课时数2 课题 7.2RC电路的瞬态过程 教学目的:掌握RC电路的瞬态过程响应的求解 重点 RC电路的瞬态过程响应的求解 难点 时间常数的求解 教具 多媒体 作业 P161:74 自用参考书:《电路》丘关源著 教学过程 复习提问 1什么是瞬态过程 2求初始值时电感和电容如何等效? 二、新授:由案例7,2引入本次课 72RC电路的瞬态过程 1.RC电路的零输入响应 2.RC电路的零状态响应 课后小计:
授课日期 班次 授课时数 2 课题： 7.2 RC电路的瞬态过程 教学目的：掌握RC电路的瞬态过程响应的求解 重点： RC电路的瞬态过程响应的求解 难点： 时间常数的求解 教具： 多媒体 作业： P161：7.4 自用 参考书：《电路》丘关源 著 教学过程：一、复习提问 1.什么是瞬态过程 2.求初始值时电感和电容如何等效？ 二、新授：由案例7.2引入本次课 7.2RC电路的瞬态过程 1. RC电路的零输入响应 2. RC电路的零状态响应 课后小计：