電工電子技術(shù)(第3版)電子教案ch4課件

4.1動(dòng)態(tài)電路4.2RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.3RC電路、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.4一階電路的全響應(yīng)動(dòng)態(tài)電路的分析

第

4

章第4章小結(jié)4.1動(dòng)態(tài)電路4.2RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.1

動(dòng)態(tài)電路4.1動(dòng)態(tài)電路動(dòng)態(tài)電路:含有電容或電感,在分析計(jì)算時(shí)涉及到微分方程來描述的電路。分析：開關(guān)閉合前：I=0,Uc=0,穩(wěn)定狀態(tài)開關(guān)閉合后：I=0,Uc=10V,新的穩(wěn)定狀態(tài)

動(dòng)態(tài)電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到另一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，需要有一個(gè)過渡過程。電路中開關(guān)的接通、斷開或元件參數(shù)發(fā)生變化，都會(huì)引起電路工作狀態(tài)的變化，把這種變化稱為“換路”。換路：

設(shè)

t=0為換路瞬間，t=0–表示換路前瞬間，t=0+表示換路后的初始瞬間。10VUs+－S(t=0)RC+－UCI動(dòng)態(tài)電路:含有電容或電感,在分析計(jì)算時(shí)涉及到微分方程來描述的

電感或電容都是儲(chǔ)能元件，在換路瞬間儲(chǔ)能元件的能量不能躍變，電容元件的儲(chǔ)能不能躍變，即uC(0+)=uC(0–)否則將使功率達(dá)到無窮大。電感元件的儲(chǔ)能不能躍變，即換路定則:iL(0+)=iL(0–)uC(0+)=uC(0–)iL(0+)=iL(0–)電感或電容都是儲(chǔ)能元件，在換路瞬間儲(chǔ)能元件的例4.1

已知iL(0-)=0,uC(0-)=0,試求S閉合瞬間,電路中各電壓、電流的初始值。t=0+時(shí)的等效電路uC(0+)uR(0+)RiL(0+)uL(0+)i(0+)+–+–+–+–Us相當(dāng)于短路相當(dāng)于開路i(0+)=iL(0+)=0RuR(0+)=i(0+)=0uL(0+)=USuC(0+)=uC(0-)=0解:根據(jù)換路定則及已知條件可知，

iL(0+)=iL(0-)=0電路中各電壓電流的初始值為:SCRt=0–

+UsLuCiL+–例4.1已知iL(0-)=0,uC(0-)=0,試4.2

RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.2.1RC

電路的零輸入響應(yīng)4.2.2RL

電路的零輸入響應(yīng)4.2RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.2.1RC電4.2.1RC

電路的零輸入響應(yīng)

零輸入響應(yīng)：當(dāng)外施電源為零時(shí)，僅由電容或電感元件的初始儲(chǔ)能在電路中產(chǎn)生的電壓或電流（響應(yīng)），稱為電路的零輸入響應(yīng)。U0+－S(t=0)RC+－uC+－uRi開關(guān)閉合前,電容已被充電

開關(guān)閉合后,在U0激勵(lì)下產(chǎn)生零輸入響應(yīng)。uC(0-)=U0

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)微分方程解的形式非關(guān)聯(lián)參考方向特征方程=RC稱為電路的時(shí)間常數(shù)。電容放電電流4.2.1RC電路的零輸入響應(yīng)零輸入響uC(0+)=uC(0-)=U0據(jù)換路定則則積分常數(shù)A=U0電容電壓隨時(shí)間變化uCU00.368U0當(dāng)t=時(shí)，uC=36.8%U0uct0當(dāng)t=4時(shí)，uC=1.83%U0一般工程上認(rèn)為當(dāng)t=（3~5）

時(shí)，放電基本結(jié)束。越大，放電過程進(jìn)行的越慢。uc,it0uCU0iuC(0+)=uC(0-)=U0據(jù)換路定則則積分常數(shù)A=U04.2.2RL

電路的零輸入響應(yīng)R–

+12–

+uR–

+uLiL(t=0)SUsR1t=0時(shí)開關(guān)由1合向2

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)

解方程得電路的時(shí)間常數(shù)i,uL,uRt0則:iuRuL4.2.2RL電路的零輸入響應(yīng)R–+12–+uR4.3

RC電路、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3.1RC

電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3.2RL

電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3RC電路、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3.1RC電4.3.1RC

電路的零狀態(tài)響應(yīng)

零狀態(tài)響應(yīng)：當(dāng)外施電源不為零，而電容或電感元件的初始儲(chǔ)能為零時(shí),在電路中產(chǎn)生的電壓或電流（響應(yīng)），稱為電路的零狀態(tài)響應(yīng)。開關(guān)閉合前,電容未被充電

開關(guān)閉合后,在Us

激勵(lì)下產(chǎn)生零狀態(tài)響應(yīng)。uC(0-)=0

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)微分方程的解由兩部分組成:電容充電電流Us+－S(t=0)RC+－uci特解取電路的穩(wěn)態(tài)值，即4.3.1RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響1.特解

取電路的穩(wěn)態(tài)值即(解由兩部分組成)2.對(duì)應(yīng)齊次方程的通解即

代入初始條件uC(0+)=0

，得A=–USi,uct0uCUsi當(dāng)t=時(shí)，uC=63.2%Us1.特解取電路的穩(wěn)態(tài)值即(解由兩部分組成)2.對(duì)4.3.2RL

電路的零狀態(tài)響應(yīng)

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)Us+－S(t=0)RL+－uLi開關(guān)閉合前,電感線圈中電流為零。

開關(guān)閉合后,在Us

激勵(lì)下產(chǎn)生零狀態(tài)響應(yīng)。(解由兩部分組成)電路的穩(wěn)態(tài)解對(duì)應(yīng)齊次方程的通解

代入初始條件得4.3.2RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)據(jù)KVL，t4.4

一階電路的全響應(yīng)4.4一階電路的全響應(yīng)一階電路的全響應(yīng)

一階電路只含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件（電感或電容）的線性電路,稱為一階電路，其微分方程是一階常系數(shù)線性微分方程。電容或電感元件的初始儲(chǔ)能不為零,又有外加電源作用，在電路中的響應(yīng)，稱為電路的全響應(yīng)。一階電路的全響應(yīng)的表達(dá)式:穩(wěn)態(tài)值初始值時(shí)間常數(shù)三要素求解一階電路的三要素法：求出三要素，直接寫出解的表達(dá)式。t0一階電路的全響應(yīng)一階只含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件（電感或電容）的線性S(t=0)CR2–

+25V–

+uC0.25FR132例4.2電路如圖所示，開關(guān)閉合前電路已穩(wěn)定，求開關(guān)閉合后的電容電壓uC(t)。解：用三要素法uC(0+)=uC(0-)=25V

用戴維寧定理求電路等效電阻S(t=0)CR2–+25V–+uC0.25FR132

小結(jié)第4章小結(jié)第4章

1.動(dòng)態(tài)電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到另一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，需要有一個(gè)過渡過程,因?yàn)殡娙?電感)中的儲(chǔ)能不會(huì)發(fā)生躍變(功率為有限值)。2.過渡過程進(jìn)行的快慢，與電路的時(shí)間常數(shù)

有關(guān)，

越大進(jìn)行的越慢。

3.換路定則在換路瞬間uC(0+)=uC(0–)iL(0+)=iL(0–)

4.用三要素法，可以比較簡(jiǎn)便的求解一階電路的響應(yīng)。式中是待求量的穩(wěn)態(tài)值是待求量的初始值1.動(dòng)態(tài)電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到另一個(gè)新的是電路的時(shí)間常數(shù)RC電路的

=RCRL電路的R為電路的等效電阻，可用戴維寧定理來求。是電路的時(shí)間常數(shù)RC電路的=RCRL電路的R4.1動(dòng)態(tài)電路4.2RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.3RC電路、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.4一階電路的全響應(yīng)動(dòng)態(tài)電路的分析

第

4

章第4章小結(jié)4.1動(dòng)態(tài)電路4.2RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.1

動(dòng)態(tài)電路4.1動(dòng)態(tài)電路動(dòng)態(tài)電路:含有電容或電感,在分析計(jì)算時(shí)涉及到微分方程來描述的電路。分析：開關(guān)閉合前：I=0,Uc=0,穩(wěn)定狀態(tài)開關(guān)閉合后：I=0,Uc=10V,新的穩(wěn)定狀態(tài)

動(dòng)態(tài)電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到另一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，需要有一個(gè)過渡過程。電路中開關(guān)的接通、斷開或元件參數(shù)發(fā)生變化，都會(huì)引起電路工作狀態(tài)的變化，把這種變化稱為“換路”。換路：

設(shè)

t=0為換路瞬間，t=0–表示換路前瞬間，t=0+表示換路后的初始瞬間。10VUs+－S(t=0)RC+－UCI動(dòng)態(tài)電路:含有電容或電感,在分析計(jì)算時(shí)涉及到微分方程來描述的

電感或電容都是儲(chǔ)能元件，在換路瞬間儲(chǔ)能元件的能量不能躍變，電容元件的儲(chǔ)能不能躍變，即uC(0+)=uC(0–)否則將使功率達(dá)到無窮大。電感元件的儲(chǔ)能不能躍變，即換路定則:iL(0+)=iL(0–)uC(0+)=uC(0–)iL(0+)=iL(0–)電感或電容都是儲(chǔ)能元件，在換路瞬間儲(chǔ)能元件的例4.1

已知iL(0-)=0,uC(0-)=0,試求S閉合瞬間,電路中各電壓、電流的初始值。t=0+時(shí)的等效電路uC(0+)uR(0+)RiL(0+)uL(0+)i(0+)+–+–+–+–Us相當(dāng)于短路相當(dāng)于開路i(0+)=iL(0+)=0RuR(0+)=i(0+)=0uL(0+)=USuC(0+)=uC(0-)=0解:根據(jù)換路定則及已知條件可知，

iL(0+)=iL(0-)=0電路中各電壓電流的初始值為:SCRt=0–

+UsLuCiL+–例4.1已知iL(0-)=0,uC(0-)=0,試4.2

RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.2.1RC

電路的零輸入響應(yīng)4.2.2RL

電路的零輸入響應(yīng)4.2RC電路、RL電路的零輸入響應(yīng)4.2.1RC電4.2.1RC

電路的零輸入響應(yīng)

零輸入響應(yīng)：當(dāng)外施電源為零時(shí)，僅由電容或電感元件的初始儲(chǔ)能在電路中產(chǎn)生的電壓或電流（響應(yīng)），稱為電路的零輸入響應(yīng)。U0+－S(t=0)RC+－uC+－uRi開關(guān)閉合前,電容已被充電

開關(guān)閉合后,在U0激勵(lì)下產(chǎn)生零輸入響應(yīng)。uC(0-)=U0

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)微分方程解的形式非關(guān)聯(lián)參考方向特征方程=RC稱為電路的時(shí)間常數(shù)。電容放電電流4.2.1RC電路的零輸入響應(yīng)零輸入響uC(0+)=uC(0-)=U0據(jù)換路定則則積分常數(shù)A=U0電容電壓隨時(shí)間變化uCU00.368U0當(dāng)t=時(shí)，uC=36.8%U0uct0當(dāng)t=4時(shí)，uC=1.83%U0一般工程上認(rèn)為當(dāng)t=（3~5）

時(shí)，放電基本結(jié)束。越大，放電過程進(jìn)行的越慢。uc,it0uCU0iuC(0+)=uC(0-)=U0據(jù)換路定則則積分常數(shù)A=U04.2.2RL

電路的零輸入響應(yīng)R–

+12–

+uR–

+uLiL(t=0)SUsR1t=0時(shí)開關(guān)由1合向2

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)

解方程得電路的時(shí)間常數(shù)i,uL,uRt0則:iuRuL4.2.2RL電路的零輸入響應(yīng)R–+12–+uR4.3

RC電路、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3.1RC

電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3.2RL

電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3RC電路、RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)4.3.1RC電4.3.1RC

電路的零狀態(tài)響應(yīng)

零狀態(tài)響應(yīng)：當(dāng)外施電源不為零，而電容或電感元件的初始儲(chǔ)能為零時(shí),在電路中產(chǎn)生的電壓或電流（響應(yīng)），稱為電路的零狀態(tài)響應(yīng)。開關(guān)閉合前,電容未被充電

開關(guān)閉合后,在Us

激勵(lì)下產(chǎn)生零狀態(tài)響應(yīng)。uC(0-)=0

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)微分方程的解由兩部分組成:電容充電電流Us+－S(t=0)RC+－uci特解取電路的穩(wěn)態(tài)值，即4.3.1RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響1.特解

取電路的穩(wěn)態(tài)值即(解由兩部分組成)2.對(duì)應(yīng)齊次方程的通解即

代入初始條件uC(0+)=0

，得A=–USi,uct0uCUsi當(dāng)t=時(shí)，uC=63.2%Us1.特解取電路的穩(wěn)態(tài)值即(解由兩部分組成)2.對(duì)4.3.2RL

電路的零狀態(tài)響應(yīng)

據(jù)KVL，t≥

0+時(shí)Us+－S(t=0)RL+－uLi開關(guān)閉合前,電感線圈中電流為零。

開關(guān)閉合后,在Us

激勵(lì)下產(chǎn)生零狀態(tài)響應(yīng)。(解由兩部分組成)電路的穩(wěn)態(tài)解對(duì)應(yīng)齊次方程的通解

代入初始條件得4.3.2RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)據(jù)KVL，t4.4

一階電路的全響應(yīng)4.4一階電路的全響應(yīng)一階電路的全響應(yīng)

一階電路只含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件（電感或電容）的線性電路,稱為一階電路，其微分方程是一階常系數(shù)線性微分方程。電容或電感元件的初始儲(chǔ)能不為零,又有外加電源作用，在電路中的響應(yīng)，稱為電路的