安徽建筑工业学院课件电路的暂态分析_电工电子技术第二章

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第2章电路的暂态分析 2.1暂态分析的基本概念 2.2储能元件和换路定律 2.3RC电路的暂态分析 2.4RL电路的暂态分析 2.5一阶电路暂态分析的三要素法

第 2 章电路的暂态分析 2.1 暂态分析的基本概念 2.2 储能元件和换路定律 2.3 RC 电路的暂态分析 2.4 RL 电路的暂态分析 2.5 一阶电路暂态分析的三要素法

2.1暂态分析的基本概念 (一)稳态和暂态暂态稳态换路新的稳态稳态：电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作状态一定，电压和电流不会改变。换路：电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变等等。暂态（过渡状态）：电路在过渡过程中所处的状态。返

2.1 暂态分析的基本概念换路：电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变等等。 (一) 稳态和暂态稳态暂态换路新的稳态稳态：电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作状态一定，电压和电流不会改变。暂态(过渡状态)：电路在过渡过程中所处的状态。返回下一节下一页

电路在换路后出现过渡过程的原因：电路中有储能元件—电容C或电感L 旧稳态新稳态稳态暂态 1■■■■■■

电路在换路后出现过渡过程的原因：电路中有储能元件——电容 C 或电感 L US 稳态暂态 C i R − + US − + uC 旧稳态新稳态返回下一节上一页下一页 C i − + US − + uC S R t C u O

(二)激励和响应激励（输入）：电路从电源（包括信号源）输入的信号。响应（输出）：电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的作用下产生的电压和电流。响应分类：产生零输入响应原零状态响应全响应全响应=零输入响应+零状态响应激励阶跃响应阶跃激励波形正弦响应脉冲响应 0,t0 返回下一而

(二) 激励和响应激励 (输入)：电路从电源 (包括信号源) 输入的信号。响应分类：全响应 = 零输入响应 + 零状态响应响应 (输出)：电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的作用下产生的电压和电流。阶跃响应正弦响应脉冲响应零输入响应零状态响应全响应 u t U O ——阶跃激励      = , 0 0, 0 ( ) U t t u t 产生原因激励波形返回下一节上一页下一页

2.2储能元件和换路定律 (一)电容 (a)电容器 (b)理想元件图2.2.1电容 dq u dt 电压与电流的关系： i=C dt du 瞬时功率 p=ui Cu dt

2.2 储能元件和换路定律 (一) 电容 − + u + + – – +q +q i − + u i C 电压与电流的关系: 瞬时功率： t u p ui Cu d d = = 返回上一节下一节上一页下一页 (a) 电容器 (b) 理想元件图 2.2.1 电容 dt dq i = dt du i = C u q C =

瞬时功率 du p=ui=Cu dt 4↑→wdw>0令p>0 说明C从外部输入电功率电能→电场能 l出0→p<0 说明C向外部输出电功率电场能→电能当t=0→时，u由0→U,则输入电能 pa-a-Cc 则C储存的电场能：少-2Cw单位：焦耳10

说明 C 从外部输入电功率电能  电场能  p  0 说明 C 向外部输出电功率电场能  电能当t = 0 → ξ时,u 由0 → U,则输入电能 2 0 0 0 2 1 d d d d d t CU t u p t ui t Cu U = = =      u  0 d d   t u u u  0  p  0 d d   t u u 瞬时功率 t u p ui Cu d d = = 则 C 储存的电场能: 2 e 2 1 W = CU 单位：焦 [耳] (J) 返回上一节下一节上一页下一页

C储存的电场能 W.-1CU dw. 则 P= dt 所以电容电压“不能发生突变，否则外部需要向 C供给无穷大功率。直流电路中 U-常数 1=0 C相当于开路隔直流作用返回上一书下一而

所以电容电压 u 不能发生突变,否则外部需要向 C 供给无穷大功率。 C 储存的电场能 2 e 2 1 W = CU 直流电路中 U = 常数 I = 0 C 相当于开路,隔直流作用返回上一节下一节上一页下一页 t W p d d e 则 =

电容串联电容并联 1=1+1 C=C+C2 C C1 C2 1= C2u C1+C2 -C,+C2

电容串联 − + u C2 C1 电容并联 1 2 1 1 1 C C C = + u C C C u u C C C u 1 2 1 2 1 2 2 1 + = + = C = C1 +C2 − + u C2 C1 − + u1 − + u2 返回上一节下一节上一页下一页

(二)电感设线圈匝数为N,则磁链平=NΦ 电感 (a)电感器单位：韦伯Wb) 单位：亨利D (b)理想电感元件图2.2.1电容下一页

(二) 电感设线圈匝数为 N，则磁链 Ψ = NΦ − + u i Φ + − e L − + u i + − e 电感 i Ψ L = 单位：韦[伯](Wb) 单位：亨[利](H) 返回上一节下一节上一页下一页 (a) 电感器 (b) 理想电感元件图 2.2.1 电容

规定：e的方向与磁场线的方向符合右手螺旋定则时e为正，否则为负。 e--wdΦ dΨ dt dt 平因为 L= i 所以 e=-I di KVL: 则电感电压与电流的关系“-Ld at di 瞬时功率 p=uxi=Li- t 返回

L − + u i + − e 规定：e 的方向与磁场线的方向符合右手螺旋定则时 e 为正，否则为负。 t Ψ t Φ e N d d d d = − = − KVL： e= – u t i u L d d = t i p u i Li d d =  = 则电感电压与电流的关系瞬时功率返回上一节下一节上一页下一页 i Ψ 因为 L = t i e L d d 所以 = −

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