電路分析與應(yīng)用 教學(xué)PPT課件,電路分析與應(yīng)用,教學(xué)PPT課件,電路,分析,應(yīng)用,教學(xué),PPT,課件 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院電路分析與應(yīng)用電路分析與應(yīng)用精精品品教教材材學(xué)習(xí)情境三學(xué)習(xí)情境三 日光燈照明電路的安裝與測(cè)試日光燈照明電路的安裝與測(cè)試 項(xiàng)目項(xiàng)目1 1 一階線性電路的分析與應(yīng)用一階線性電路的分析與應(yīng)用江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系目目 錄錄一一階動(dòng)態(tài)電路的零路的零輸入入響響應(yīng)31 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)4一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法5電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 電容與電感電容與電感2江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系學(xué)習(xí)項(xiàng)目引入學(xué)習(xí)項(xiàng)目引入-日光燈照明電路日光燈照明電路 日光燈電路由燈管，鎮(zhèn)流器和啟輝器及開(kāi)關(guān)組成。日光燈電路由燈管，鎮(zhèn)流器和啟輝器及開(kāi)關(guān)組成。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 2 2電容元件電容元件 我們常將理想電容器稱(chēng)為電容元件，簡(jiǎn)稱(chēng)為電容。電容元件的圖形我們常將理想電容器稱(chēng)為電容元件，簡(jiǎn)稱(chēng)為電容。電容元件的圖形符號(hào)如圖符號(hào)如圖3-13-1所示。所示。電容為：電容為：圖圖3-1 電容元件的圖形符號(hào)電容元件的圖形符號(hào) 在國(guó)際單位制中，電容的單位為法拉，簡(jiǎn)稱(chēng)法，用符號(hào)在國(guó)際單位制中，電容的單位為法拉，簡(jiǎn)稱(chēng)法，用符號(hào)F表示。表示。任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感一、電容器及電容元件一、電容器及電容元件1電容器電容器 電容器可由兩塊金屬導(dǎo)體中間隔以絕緣介質(zhì)而組成。電容器是一種能電容器可由兩塊金屬導(dǎo)體中間隔以絕緣介質(zhì)而組成。電容器是一種能夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。在實(shí)際電容器中，由于兩極之間的介質(zhì)具有一定夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。在實(shí)際電容器中，由于兩極之間的介質(zhì)具有一定的介質(zhì)損耗和漏電。當(dāng)損耗極小時(shí)，我們可以忽略，把實(shí)際電容器看成理的介質(zhì)損耗和漏電。當(dāng)損耗極小時(shí)，我們可以忽略，把實(shí)際電容器看成理想電容。想電容。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 3.3.電容上的電壓與電流電容上的電壓與電流 當(dāng)電容兩端電壓發(fā)生變化時(shí)，極板上聚集的當(dāng)電容兩端電壓發(fā)生變化時(shí)，極板上聚集的電荷也相應(yīng)地發(fā)生變化，這時(shí)電容所在的電路中電荷也相應(yīng)地發(fā)生變化，這時(shí)電容所在的電路中就有電荷的定向移動(dòng)，形成了電流。電容電路中就有電荷的定向移動(dòng)，形成了電流。電容電路中的電流為的電流為 已知已知 ，所以，所以圖圖3-2 電容上電壓與電流電容上電壓與電流 即某一時(shí)刻電容的電流取決于該時(shí)刻電容電壓的變化率，而與該時(shí)刻即某一時(shí)刻電容的電流取決于該時(shí)刻電容電壓的變化率，而與該時(shí)刻的電容電壓無(wú)關(guān)。的電容電壓無(wú)關(guān)。在直流電路中電容相當(dāng)于斷路（開(kāi)路）。在直流電路中電容相當(dāng)于斷路（開(kāi)路）。任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系例例 已知已知C=0.5 F電容上的電壓波形如圖電容上的電壓波形如圖(a)所示，所示，試求電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)的電流試求電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)的電流iC(t),并畫(huà)出波并畫(huà)出波形圖。形圖。任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 2.當(dāng)當(dāng)1s t 3s時(shí)，時(shí)，uC(t)=4-2t，可以得到，可以得到 1.當(dāng)當(dāng)0 t 1s 時(shí)，時(shí)，uC(t)=2t，可以得到，可以得到解：根據(jù)圖解：根據(jù)圖(a)波形的具體情波形的具體情況，按照時(shí)間分段來(lái)進(jìn)行況，按照時(shí)間分段來(lái)進(jìn)行 計(jì)計(jì)算算 任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 3.當(dāng)當(dāng)3s t 5s時(shí)，時(shí)，uC(t)=-8+2t，可以得到，可以得到 4.當(dāng)當(dāng)5s t時(shí)，時(shí)，uC(t)=12-2t，可以得到，可以得到 任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 4.電容的并聯(lián)和串聯(lián)電容的并聯(lián)和串聯(lián) (1)電容的并聯(lián)電容的并聯(lián) 在相同的工作電壓的條件下在相同的工作電壓的條件下,可以將多個(gè)電容并聯(lián)可以將多個(gè)電容并聯(lián),以以滿足大的電容量的要求。滿足大的電容量的要求。即多個(gè)電容并聯(lián)的等效電容等于各個(gè)電容之和。即多個(gè)電容并聯(lián)的等效電容等于各個(gè)電容之和。任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感 (2)(2)電容的串聯(lián)電容的串聯(lián) 圖圖3-4 電容的串聯(lián)電容的串聯(lián) 即電容串聯(lián)時(shí)的等效電容的倒數(shù)等于各電容倒數(shù)之和。即電容串聯(lián)時(shí)的等效電容的倒數(shù)等于各電容倒數(shù)之和。即各電容的電壓以其電容量成反比，容量小的電壓高，即各電容的電壓以其電容量成反比，容量小的電壓高，容量大的電壓低。容量大的電壓低。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例 電路如圖所示，電容電路如圖所示，電容C1=100F，C2=C3=50F，耐，耐壓均為壓均為50V，求等效電容和總的端電壓，求等效電容和總的端電壓u不能超過(guò)多少？不能超過(guò)多少？解：等效電容為解：等效電容為 由于由于C23與與C1相等，故兩電壓相同，都要滿足不大于相等，故兩電壓相同，都要滿足不大于50V的要求，所以的要求，所以 u=250=100V任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 二、電感元件二、電感元件 1.1.電感元件和電感電感元件和電感 電感元件的圖形符號(hào)見(jiàn)圖電感元件的圖形符號(hào)見(jiàn)圖3-3-5 5。在國(guó)際單位制中，。在國(guó)際單位制中，的單的單位為亨利，用符號(hào)位為亨利，用符號(hào)H H表示。表示。圖圖3-5 電感元件電感元件 2.電感元件上電壓與電流的關(guān)系：電感元件上電壓與電流的關(guān)系：電感元件中電流不變化時(shí)，電感元件中電流不變化時(shí)，電感元件兩端電壓，電感元件兩端電壓 ，如同零電阻一樣，此時(shí)電感元件如同一段線路。，如同零電阻一樣，此時(shí)電感元件如同一段線路。即對(duì)直流而言，電感線圈相當(dāng)于短路。即對(duì)直流而言，電感線圈相當(dāng)于短路。任務(wù)一任務(wù)一 電容與電感電容與電感江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 一、過(guò)渡過(guò)程的概念一、過(guò)渡過(guò)程的概念動(dòng)態(tài)電路動(dòng)態(tài)電路含有動(dòng)態(tài)元件電感器、電容器的電路。含有動(dòng)態(tài)元件電感器、電容器的電路。過(guò)渡過(guò)程過(guò)渡過(guò)程動(dòng)態(tài)電路中的電流、電壓會(huì)存在一個(gè)變化動(dòng)態(tài)電路中的電流、電壓會(huì)存在一個(gè)變化過(guò)程而漸趨穩(wěn)定值。過(guò)程而漸趨穩(wěn)定值。過(guò)渡過(guò)程舉例用圖過(guò)渡過(guò)程舉例用圖 研究電路的過(guò)渡過(guò)程具有重研究電路的過(guò)渡過(guò)程具有重要意義。要意義。在電子電路中常利用過(guò)在電子電路中常利用過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生所需要的波形。在電渡過(guò)程產(chǎn)生所需要的波形。在電力系統(tǒng)中由于過(guò)渡過(guò)程會(huì)產(chǎn)生過(guò)力系統(tǒng)中由于過(guò)渡過(guò)程會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流或過(guò)電壓，常要采取一定的電流或過(guò)電壓，常要采取一定的保護(hù)措施，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。保護(hù)措施，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫態(tài)暫態(tài)舊穩(wěn)態(tài)舊穩(wěn)態(tài) 新穩(wěn)態(tài)新穩(wěn)態(tài) 過(guò)渡過(guò)程過(guò)渡過(guò)程:C電路處于舊穩(wěn)態(tài)電路處于舊穩(wěn)態(tài)KRE+_開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)K閉閉合合電路處于新穩(wěn)態(tài)電路處于新穩(wěn)態(tài)RE+_u“穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)”與與 “暫態(tài)暫態(tài)”的概念的概念:tE任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 二、產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的條件與換路定律二、產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的條件與換路定律 產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的條件條件：電路中必須含有：電路中必須含有動(dòng)態(tài)元件動(dòng)態(tài)元件；電路；電路發(fā)生發(fā)生換路換路。換路換路:電路狀態(tài)的改變。如：電路狀態(tài)的改變。如：1.電路接通、斷開(kāi)電源電路接通、斷開(kāi)電源2.電路中電源的升高或降低電路中電源的升高或降低3.電路中元件參數(shù)的改變電路中元件參數(shù)的改變?nèi)蝿?wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 其中：其中：t=0為換路瞬間的計(jì)時(shí)起點(diǎn)；為換路瞬間的計(jì)時(shí)起點(diǎn)；t=0-為換路為換路前的終了時(shí)刻；前的終了時(shí)刻；t=0+為換路后的初始時(shí)刻。為換路后的初始時(shí)刻。利用電容電壓的連續(xù)性，可以確定電路中開(kāi)關(guān)利用電容電壓的連續(xù)性，可以確定電路中開(kāi)關(guān)發(fā)生作用后一瞬間的電容電壓值發(fā)生作用后一瞬間的電容電壓值換路定律的內(nèi)容：換路定律的內(nèi)容：在換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不在換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不能突變。能突變。任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不能突變的原因解釋如下：換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不能突變的原因解釋如下：自然界物體所具有的能量不能突變，能量的積累或自然界物體所具有的能量不能突變，能量的積累或 釋放需要一定的時(shí)釋放需要一定的時(shí)間。所以間。所以電感電感 L 儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存的磁場(chǎng)能量不能突變不能突變不能突變不能突變不能突變不能突變不能突變不能突變電容電容C存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 三、電路的初始值與穩(wěn)態(tài)值的計(jì)算三、電路的初始值與穩(wěn)態(tài)值的計(jì)算1.初始值的計(jì)算初始值的計(jì)算 電路在換路后的最初瞬間各部分電流、電壓的數(shù)值電路在換路后的最初瞬間各部分電流、電壓的數(shù)值 和和 統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)稱(chēng)為為“初始值初始值”。(1)確定確定 時(shí)電路狀態(tài)。如果電路處于穩(wěn)態(tài)，則電容元件相當(dāng)于時(shí)電路狀態(tài)。如果電路處于穩(wěn)態(tài)，則電容元件相當(dāng)于開(kāi)路狀態(tài)，電感元件相當(dāng)于短路狀態(tài)，從中求出開(kāi)路狀態(tài)，電感元件相當(dāng)于短路狀態(tài)，從中求出 、；若電；若電路無(wú)儲(chǔ)能，即：路無(wú)儲(chǔ)能，即：，則電容元件相當(dāng)于短路，電感元件相當(dāng)于開(kāi)路。，則電容元件相當(dāng)于短路，電感元件相當(dāng)于開(kāi)路。(2)根據(jù)換路定律確定根據(jù)換路定律確定 時(shí)，時(shí)，、等初始值。等初始值。(3)時(shí)，若時(shí)，若 、不為零，則電容可用電壓源替換，不為零，則電容可用電壓源替換，電壓源電壓等于電壓源電壓等于 ；電感用電流源替換，其電流值等于；電感用電流源替換，其電流值等于 。若若 、均為零，則電容為短路狀態(tài)，電感為開(kāi)路狀態(tài)。均為零，則電容為短路狀態(tài)，電感為開(kāi)路狀態(tài)。(4)畫(huà)出畫(huà)出 時(shí)等效電路，求出電路中其他電壓、電流的初始值。時(shí)等效電路，求出電路中其他電壓、電流的初始值。方法和步驟：方法和步驟：江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例1 1 如圖所示電路的開(kāi)關(guān)閉合已久，求開(kāi)關(guān)在如圖所示電路的開(kāi)關(guān)閉合已久，求開(kāi)關(guān)在t=t=0 0時(shí)刻時(shí)刻斷開(kāi)瞬間電容電壓的初始值斷開(kāi)瞬間電容電壓的初始值u uC C(0(0+)。解：開(kāi)關(guān)閉合已久，各電壓電流均為不隨時(shí)間變化的解：開(kāi)關(guān)閉合已久，各電壓電流均為不隨時(shí)間變化的恒定值，造成電容電流等于零，即恒定值，造成電容電流等于零，即 任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 電容相當(dāng)于開(kāi)路。此時(shí)電容電壓為電容相當(dāng)于開(kāi)路。此時(shí)電容電壓為 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，在電阻當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，在電阻R2和和R3不為零的情況下，電容不為零的情況下，電容電流為有限值，電容電壓不能躍變，由此得到電流為有限值，電容電壓不能躍變，由此得到 任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例2 2 如圖如圖(a)(a)所示電路的開(kāi)關(guān)閉合已久，求開(kāi)關(guān)在所示電路的開(kāi)關(guān)閉合已久，求開(kāi)關(guān)在t t=0=0斷開(kāi)時(shí)電容電壓和電感電流的初始值斷開(kāi)時(shí)電容電壓和電感電流的初始值u uC C(0(0+)和和i iL L(0(0+)。任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 解：由于各電壓電流均為不隨時(shí)間變化的恒定值，電感相當(dāng)于短解：由于各電壓電流均為不隨時(shí)間變化的恒定值，電感相當(dāng)于短路；電容相當(dāng)于開(kāi)路，如圖路；電容相當(dāng)于開(kāi)路，如圖(b)(b)所示。此時(shí)所示。此時(shí) 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感電流不能躍變；電容電壓不能躍變。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感電流不能躍變；電容電壓不能躍變。任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)二任務(wù)二 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律電路的過(guò)渡過(guò)程與換路定律 電路的穩(wěn)態(tài)值是指換路后電路的穩(wěn)態(tài)值是指換路后電路到達(dá)新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的電電路到達(dá)新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的電壓、電流值，用壓、電流值，用 和和 表示。表示。直流激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)電路，直流激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)電路，到達(dá)新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容相到達(dá)新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容相當(dāng)于開(kāi)路，電感相當(dāng)于短路，當(dāng)于開(kāi)路，電感相當(dāng)于短路，由此可以做出由此可以做出 時(shí)的等時(shí)的等效電路，其分析方法與直流電效電路，其分析方法與直流電路完全相同，如圖所示，這里路完全相同，如圖所示，這里不再贅述。不再贅述。二、電路穩(wěn)態(tài)值的計(jì)算二、電路穩(wěn)態(tài)值的計(jì)算江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 由由R、C或者或者R、L組成的動(dòng)態(tài)電路中，如果動(dòng)態(tài)元件在換路前已儲(chǔ)能，組成的動(dòng)態(tài)電路中，如果動(dòng)態(tài)元件在換路前已儲(chǔ)能，那么換路后即使沒(méi)有激勵(lì)那么換路后即使沒(méi)有激勵(lì)(電源電源)存在，電路中仍將會(huì)有電流、電壓。這存在，電路中仍將會(huì)有電流、電壓。這是因?yàn)閮?chǔ)能元件所儲(chǔ)存的能量在換路后通過(guò)電路中的電阻以熱能的形式是因?yàn)閮?chǔ)能元件所儲(chǔ)存的能量在換路后通過(guò)電路中的電阻以熱能的形式釋放。我們把這種外加激勵(lì)為零，僅由動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的電流、釋放。我們把這種外加激勵(lì)為零，僅由動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的電流、電壓變化稱(chēng)為電壓變化稱(chēng)為電路的零輸入響應(yīng)。電路的零輸入響應(yīng)。變量變量換路后的初始值換路后的初始值穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值uCU00 0uRU00 0iU0/R0 0 CU02/20 0 圖圖 RC放電電路放電電路任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 一、一、RC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng) 1.過(guò)渡過(guò)程分析過(guò)渡過(guò)程分析江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 根據(jù)圖中所設(shè)各變量的參考方向，得：根據(jù)圖中所設(shè)各變量的參考方向，得：解得：解得：A為積分常數(shù)，由電路的初始條件確定。即：為積分常數(shù)，由電路的初始條件確定。即：代入得：代入得：即：即：此式即為電容對(duì)電阻放電過(guò)程中電容電壓此式即為電容對(duì)電阻放電過(guò)程中電容電壓 變化規(guī)律的表達(dá)式。變化規(guī)律的表達(dá)式。電流為電流為電阻上的電壓為電阻上的電壓為 任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 2.過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 上式中令上式中令 ，稱(chēng)為，稱(chēng)為RCRC電路的時(shí)間常數(shù)，反映了電路過(guò)渡過(guò)電路的時(shí)間常數(shù)，反映了電路過(guò)渡過(guò)程的快慢。程的快慢。即：即：RCRC電路的零輸入響應(yīng)為電路的零輸入響應(yīng)為 3.時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 電壓和電流都是按指數(shù)規(guī)律衰減的，電壓和電流都是按指數(shù)規(guī)律衰減的，越小，衰減的速度越快。雖越小，衰減的速度越快。雖然理論上衰減到零的時(shí)間無(wú)窮長(zhǎng)，但實(shí)際上經(jīng)過(guò)然理論上衰減到零的時(shí)間無(wú)窮長(zhǎng)，但實(shí)際上經(jīng)過(guò)(35)時(shí)間，就可認(rèn)時(shí)間，就可認(rèn)為過(guò)渡過(guò)程基本結(jié)束了。為過(guò)渡過(guò)程基本結(jié)束了。任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例4-34-3在如圖所示的電路中，已知在如圖所示的電路中，已知 ，電容原，電容原先有電壓先有電壓100V100V，試求在開(kāi)關(guān)，試求在開(kāi)關(guān)S S閉合后閉合后60ms60ms時(shí)電容上的電壓時(shí)電容上的電壓 及放電電流及放電電流 。例例4-3電路圖電路圖 解：設(shè)開(kāi)關(guān)解：設(shè)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并設(shè)閉合時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并設(shè) 和和 參考方向如圖所示。參考方向如圖所示。任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 二、二、RL串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng) 1.1.過(guò)渡過(guò)程分析過(guò)渡過(guò)程分析 圖圖 RL串聯(lián)電路串聯(lián)電路變量變量換路后的初始值換路后的初始值穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值II00 0uRRI00 0uL-RI0 0 0 LI02/20 0任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系2 2過(guò)渡過(guò)程規(guī)律過(guò)渡過(guò)程規(guī)律圖圖 RL電路零輸入響應(yīng)的曲線電路零輸入響應(yīng)的曲線 可見(jiàn)，電感上的電流衰減的快慢取決于可見(jiàn)，電感上的電流衰減的快慢取決于 。令。令 為電路的時(shí)間常數(shù)，其意義與為電路的時(shí)間常數(shù)，其意義與前述前述RC串聯(lián)電路的時(shí)間常數(shù)的意義相同。串聯(lián)電路的時(shí)間常數(shù)的意義相同。越大，各電路變量衰減得越慢，過(guò)渡過(guò)程越越大，各電路變量衰減得越慢，過(guò)渡過(guò)程越長(zhǎng)。長(zhǎng)。任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 三、一階電路零輸入響應(yīng)的一般形式三、一階電路零輸入響應(yīng)的一般形式 由一階由一階RC、RL電路零輸入響應(yīng)的分析可以看出：零輸電路零輸入響應(yīng)的分析可以看出：零輸入響應(yīng)都是由動(dòng)態(tài)元件儲(chǔ)存的初始能量對(duì)電阻的釋放引起。入響應(yīng)都是由動(dòng)態(tài)元件儲(chǔ)存的初始能量對(duì)電阻的釋放引起。如果用如果用 表示電路的響應(yīng)，表示電路的響應(yīng)，表示初始值，表示初始值，則一階電路零輸入響應(yīng)的一般表達(dá)式為則一階電路零輸入響應(yīng)的一般表達(dá)式為 注意：注意：如果電路中有多個(gè)電阻，則此時(shí)的如果電路中有多個(gè)電阻，則此時(shí)的R為換路后接為換路后接于動(dòng)態(tài)元件于動(dòng)態(tài)元件L或或C兩端的電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。兩端的電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。任務(wù)三任務(wù)三 一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 如果換路前電容和電感元件沒(méi)有儲(chǔ)能，則在換路后的瞬間電容兩端的如果換路前電容和電感元件沒(méi)有儲(chǔ)能，則在換路后的瞬間電容兩端的電壓為零，電感中的電流為零，我們稱(chēng)電路這種狀況為電壓為零，電感中的電流為零，我們稱(chēng)電路這種狀況為零初始狀態(tài)零初始狀態(tài)。一個(gè)。一個(gè)零初始狀態(tài)的電路在換路后受到激勵(lì)作用而產(chǎn)生的電流、電壓變化稱(chēng)為電零初始狀態(tài)的電路在換路后受到激勵(lì)作用而產(chǎn)生的電流、電壓變化稱(chēng)為電路的路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)。一、一、RC串聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng)串聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 如圖所示的是一個(gè)最簡(jiǎn)單的如圖所示的是一個(gè)最簡(jiǎn)單的RC充電電路，電容上電壓為零充電電路，電容上電壓為零(電容無(wú)貯電容無(wú)貯能能)，在，在 時(shí)將開(kāi)關(guān)時(shí)將開(kāi)關(guān)S S合上。合上。1.1.過(guò)渡過(guò)程分析過(guò)渡過(guò)程分析變量變量換路后的初始值換路后的初始值穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值uC0USuRUS0iUS/R00CUS2/2任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 2 2過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律 上式右邊第一項(xiàng)上式右邊第一項(xiàng) 是電容充電完畢以后電容電壓的穩(wěn)態(tài)值，我們是電容充電完畢以后電容電壓的穩(wěn)態(tài)值，我們稱(chēng)其為稱(chēng)其為“穩(wěn)態(tài)分量穩(wěn)態(tài)分量”；第二項(xiàng)；第二項(xiàng) 將隨著時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減，將隨著時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減，最后為零，我們稱(chēng)其為最后為零，我們稱(chēng)其為“暫態(tài)分量暫態(tài)分量”。因此，在整個(gè)過(guò)渡過(guò)程中，。因此，在整個(gè)過(guò)渡過(guò)程中，可可以認(rèn)為是由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量的疊加而成。以認(rèn)為是由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量的疊加而成。任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例4-5 4-5 如圖如圖4-164-16所示電路，已知所示電路，已知 ，S S接通前電容接通前電容 。求。求(1)S(1)S閉合后電流的初始值閉合后電流的初始值 和時(shí)間常和時(shí)間常數(shù)。數(shù)。(2)(2)當(dāng)當(dāng)S S接通后接通后 時(shí)電路中的電流和電容器上的電壓時(shí)電路中的電流和電容器上的電壓 。圖圖4-16 例例4-5電路圖電路圖任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 二、二、RL串聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng)串聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 在圖在圖4-174-17所示的電路中，電感無(wú)儲(chǔ)能，電感電流為所示的電路中，電感無(wú)儲(chǔ)能，電感電流為零，在零，在 時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)關(guān)S S閉合。閉合。圖圖4-17 RL電路零狀態(tài)響應(yīng)電路零狀態(tài)響應(yīng)1.過(guò)渡過(guò)程分析過(guò)渡過(guò)程分析 變量變量換路后的初始值換路后的初始值穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值i0US/RuR0USuLUS0 0 L(US/R)2/2任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 2 2過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律 上式右邊第一項(xiàng)上式右邊第一項(xiàng) 是電路是電路 進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的“穩(wěn)態(tài)分量穩(wěn)態(tài)分量”；第二項(xiàng)；第二項(xiàng) 將隨著時(shí)間按指數(shù)函數(shù)的規(guī)律衰減的將隨著時(shí)間按指數(shù)函數(shù)的規(guī)律衰減的“暫態(tài)分暫態(tài)分量量”。任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 三、一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)的一般形式三、一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)的一般形式 由一階由一階RC、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)式可以看出：電電路的零狀態(tài)響應(yīng)式可以看出：電容電壓容電壓 、電感電流、電感電流 都是由零狀態(tài)逐漸上升到新的穩(wěn)都是由零狀態(tài)逐漸上升到新的穩(wěn)態(tài)值；而電容電流、電感電壓都是按指數(shù)規(guī)律衰減的。如果態(tài)值；而電容電流、電感電壓都是按指數(shù)規(guī)律衰減的。如果用用 表示電路的新穩(wěn)態(tài)值，表示電路的新穩(wěn)態(tài)值，仍為時(shí)間常數(shù)仍為時(shí)間常數(shù)(RC電路電路 ；RL電路電路 )，則一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)的，則一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)的 或或 可以表示為一般形式，即可以表示為一般形式，即 特別指出，特別指出，此式子只能用于求解零狀態(tài)下此式子只能用于求解零狀態(tài)下RC電路中的電路中的 和和RL電電路中的路中的 ，而電容電流、電感電壓及電阻電壓、電流則由，而電容電流、電感電壓及電阻電壓、電流則由 或或 ，并，并根據(jù)電路的根據(jù)電路的KVL、KCL求出。求時(shí)間常數(shù)求出。求時(shí)間常數(shù) 時(shí)，可將儲(chǔ)能元件以外的時(shí)，可將儲(chǔ)能元件以外的電路應(yīng)用戴維南定理進(jìn)行等效變換，等效電阻即是電路應(yīng)用戴維南定理進(jìn)行等效變換，等效電阻即是 中的電阻。中的電阻。任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例4-64-6】電路如上圖電路如上圖4-184-18所示：所示：，當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S S閉合后，求閉合后，求(1)(1)電路穩(wěn)態(tài)電流電路穩(wěn)態(tài)電流 及電流等于及電流等于 時(shí)時(shí)所需的時(shí)間；所需的時(shí)間；(2)(2)求當(dāng)求當(dāng) 時(shí)，線圈兩時(shí)，線圈兩端的電壓。端的電壓。圖圖4-18 例例4-6電路圖電路圖任務(wù)四任務(wù)四 一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng) 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 一、一階電路的全響應(yīng)一、一階電路的全響應(yīng) 全響應(yīng)全響應(yīng)電路中儲(chǔ)能元件處于非零狀態(tài)下受到外施激勵(lì)時(shí)，電路中電路中儲(chǔ)能元件處于非零狀態(tài)下受到外施激勵(lì)時(shí)，電路中產(chǎn)生的電壓、電流。產(chǎn)生的電壓、電流。1.RC電路的全響應(yīng)電路的全響應(yīng)零輸入響應(yīng)零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)這是疊加定理在線性動(dòng)態(tài)電路中的體現(xiàn)。這是疊加定理在線性動(dòng)態(tài)電路中的體現(xiàn)。暫態(tài)響應(yīng)暫態(tài)響應(yīng)+穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系這兩種分解后的波形如下圖所示。這兩種分解后的波形如下圖所示。零輸入響應(yīng)零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)暫態(tài)響應(yīng)暫態(tài)響應(yīng)+穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)零輸入響應(yīng)零輸入響應(yīng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫態(tài)暫態(tài)全響應(yīng)全響應(yīng)任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例5-15-1如圖所示，按電路所標(biāo)電流電壓方向，求開(kāi)關(guān)如圖所示，按電路所標(biāo)電流電壓方向，求開(kāi)關(guān)S S從從閉合的穩(wěn)定狀態(tài)斷開(kāi)后電路中的電流電壓的表達(dá)式。閉合的穩(wěn)定狀態(tài)斷開(kāi)后電路中的電流電壓的表達(dá)式。例例5-1電路圖電路圖任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 在在S S斷開(kāi)后為零。下圖表示斷開(kāi)后為零。下圖表示S S斷開(kāi)后斷開(kāi)后 隨隨時(shí)間變化的規(guī)律曲線。時(shí)間變化的規(guī)律曲線。例例5-1中中 隨時(shí)間變化的曲線隨時(shí)間變化的曲線任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系二、一階動(dòng)態(tài)電路的三要素法二、一階動(dòng)態(tài)電路的三要素法1.1.三要素與三要素法三要素與三要素法 式中式中:f(0f(0+)是瞬是瞬態(tài)過(guò)態(tài)過(guò)程中程中變變量的量的初始初始值值 f()f()是是變變量量穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值 是瞬是瞬態(tài)過(guò)態(tài)過(guò)程的程的時(shí)間時(shí)間常數(shù)常數(shù)。這這三個(gè)量稱(chēng)三個(gè)量稱(chēng)為為三要素三要素 根據(jù)上式直接寫(xiě)出一階電路瞬態(tài)過(guò)程中任何變量的變化規(guī)律，這種方根據(jù)上式直接寫(xiě)出一階電路瞬態(tài)過(guò)程中任何變量的變化規(guī)律，這種方法稱(chēng)為法稱(chēng)為三要素法三要素法。任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 三要素法是對(duì)一階動(dòng)態(tài)電路求解方法及其響應(yīng)形式進(jìn)行總結(jié)歸納后三要素法是對(duì)一階動(dòng)態(tài)電路求解方法及其響應(yīng)形式進(jìn)行總結(jié)歸納后得出的一個(gè)有用的方法。該方法能夠比較方便地求解一階動(dòng)態(tài)電路的各得出的一個(gè)有用的方法。該方法能夠比較方便地求解一階動(dòng)態(tài)電路的各種響應(yīng)。種響應(yīng)。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 、和和 是三要素法的關(guān)鍵，其求解方法如下：是三要素法的關(guān)鍵，其求解方法如下：(1)(1)初始值初始值 ，利用換路定理和，利用換路定理和 的等效電路求的等效電路求得。得。(2)(2)新穩(wěn)態(tài)值新穩(wěn)態(tài)值 ，由換路后，由換路后 的等效電路求出。的等效電路求出。（注意（注意:在直流激勵(lì)的情況下在直流激勵(lì)的情況下,令令C C 開(kāi)路開(kāi)路,L L 短路）短路）；(3)(3)時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) ，只與電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，只與電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，RCRC電路電路 ，RLRL電路電路 ，其中電阻，其中電阻R R是指換路后，在動(dòng)態(tài)元件外的戴維是指換路后，在動(dòng)態(tài)元件外的戴維南等效電路的內(nèi)阻。南等效電路的內(nèi)阻。由于三要素的值都是由其所對(duì)應(yīng)的等效電路決定，利用電路的分析由于三要素的值都是由其所對(duì)應(yīng)的等效電路決定，利用電路的分析方法便可求得，避免了微分方程的求解，因此三要素法在工程上很實(shí)用。方法便可求得，避免了微分方程的求解，因此三要素法在工程上很實(shí)用。任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 2.2.“三要素三要素”的計(jì)算的計(jì)算江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 求：求：例例5-25-2已知開(kāi)關(guān)已知開(kāi)關(guān) K K 原處于閉合狀態(tài)，原處于閉合狀態(tài)，t=0t=0時(shí)打開(kāi)。時(shí)打開(kāi)。E+_10VKC1 R1R2 3k 2kt=0任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系解：三要素法解：三要素法起始值起始值:穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值:時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù):任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 E+_10VKC1 R1R2 3k 2kt=0江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 例例5-35-3電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S合前電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在合前電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在 t t=0=0時(shí)時(shí)s s閉合。試求閉合。試求t t00時(shí)的時(shí)的 。例例5-3電路圖電路圖江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)五任務(wù)五 一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法一階動(dòng)態(tài)電路的全響應(yīng)與三要素法 例例5-3電路圖電路圖江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系