电工简明教程第一章3.ppt

1 概 述 1.12.3 一阶电路过渡过程的分析 1.12..4 电路的响应 ? 称为时间常数 定义： 单位 R: 欧姆 C：法拉 ?：秒 关于时间常数的讨论 的物理意义: 决定电路过渡过程变化的快慢。 t K R E + _ C 当 t=5? 时，过渡过程基本结束，uC达到稳态值。 当 时: t E ? 次切距 t 0 0 0.632E 0.865E 0.950E 0.982E 0.993E 0.998E t E 0.632E ? 越大，过渡过程曲线变化越慢，uC达到 稳态所需要的时间越长。 结论： 2 三要素法 根据经典法推导的结果： 可得一阶电路微分方程解的通用表达式： K R E + _ C 其中三要素为: 初始值 ---- 稳态值 ---- 时间常数---- ? 代表一阶电路中任一电压、电流函数。 式中 利用求三要素的方法求解过渡过程，称为三要素法。只要是一阶电路，就可以用三要素法。 三要素法求解过渡过程要点： . 终点 起点 t 分别求初始值、稳态值、时间常数； . . 将以上结果代入过渡过程通用表达式； 画出过渡过程曲线（由初始值?稳态值） （电压、电流随时间变化的关系） 。 “三要素”的计算（之一) 初始值 的计算: （计算举例见前） 步骤: (1)求换路前的 (2)根据换路定理得出： (3)根据换路后的等效电路，求未知的 或 。 步骤: (1) 画出换路后的等效电路 （注意:在直流激励 的情况下,令C开路, L短路）； (2) 根据电路的解题规律， 求换路后所求未知 数的稳态值。 稳态值 的计算: “三要素”的计算（之二) 求稳态值举例 + - t=0 C 10V 4 k 3k 4k uc t =0 L 2? 3? 3? 4mA 原则: 要由换路后的电路结构和参数计算。 (同一电路中各物理量的 是一样的) 时间常数 的计算: “三要素”的计算（之三) 对于较复杂的一阶RC电路，将C以外的电 路，视为有源二端网络，然后求其等效内阻 R。则: 步骤: (1) 对于只含一个R和C的简单电路， ； Ed + - C RC 电路? 的计算举例 E + - t=0 C R1 R2 （2） 对于只含一个 L 的电路，将 L 以外的电 路,视 为有源二端网络,然后求其等效内阻 R。则: * i u R i u 线性电阻 1 电阻 R （常用单位：?、k?、M? ） 1.12.1 电阻元件、电感元件和电容元件 1.12 电路的暂态分析 (电路的过渡过程) 2 电感 L u i （单位：H, mH, ?H） ——单位电流产生的磁链 线圈 匝数 磁通 线性电感: L=Const （1） 电感中电流、电压的关系 u e i 当 (直流) 时, 所以，在直流电路中电感相当于短路。 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为： （2） 电感的储能 3 电容 C ——单位电压下存储的电荷。 （单位：F, ?F, pF） ++ ++ - - - - +q -q u i 电容符号 有极性 无极性 + _ 线性电容: C=Const （1） 电容上电流、电压的关系 当 (直流) 时, 所以，在直流电路中电容相当于断路。 u i C （2） 电容的储能 电容是一种储能元件, 储存的电场能量为： 元件小结 理想元件的特性 （u 与 i 的关系） L C R 耗能元件 储能元件 储能元件 t E 稳态 暂态 旧稳态 新稳态 过渡过程 : C 电路处于旧稳态 K R E + _ 开关K闭合 电路处于新稳态 R E + _ “稳态”与 “暂态”的概念: ? 1.11.2 储能元件和换路定则 无过渡过程 I ? 电阻电路 t = 0 E R + _ I K 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。 产生过渡过程的电路及原因? E t 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。 E K R + _ C uC t 储能元件 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。 K R E + _ t=0 iL 结 论 有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生 变化时（如：电路接入电源