(完成)直流激勵(lì)下的RL階電路的響應(yīng)

#/4實(shí)驗(yàn)一直流激勵(lì)下的RL一階電路的響應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解一階電路的基本知識(shí)；2、通過仿真驗(yàn)證一階電路的換路定理、三要素法；3、驗(yàn)證一階電路的暫態(tài)過程中電壓、電流的關(guān)系式。二、原理說明之前所學(xué)，都是在電路已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，討論激勵(lì)和響應(yīng)的關(guān)系，稱為穩(wěn)態(tài)分析。當(dāng)電路中含有儲(chǔ)能元件，即含有電感和電容元件，這類元件的電壓和電流關(guān)系式微分、積分關(guān)系而不是代數(shù)關(guān)系，因此根據(jù)基爾霍夫定理和元件特性方程所列寫的電路方程，是以電路或電壓為變量的微分方程。故稱這類元件為動(dòng)態(tài)元件，含有動(dòng)態(tài)元件的電路稱為動(dòng)態(tài)電路。如果只含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件，描述電路的特性方程是一階微分方程，這種電路稱為一階電路。在動(dòng)態(tài)電路中，當(dāng)電路的結(jié)構(gòu)或元件的參數(shù)發(fā)生改變時(shí)(例如，電路中電源或無源元件的斷開或接入，信號(hào)的突然注入等)，可能使電路改變?cè)瓉淼墓ぷ鳡顟B(tài)，而轉(zhuǎn)變到另一個(gè)工作狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)變往往需要經(jīng)歷一個(gè)過程，工程上稱為過渡過程。過渡過程又稱為過渡狀態(tài)或暫態(tài)。在描述電路過渡過程的微分方程中，電路的任何電壓和電流及其 階導(dǎo)數(shù)在 時(shí)的值稱為初始值。其中電感電流和電容電壓的初始值，即/(0)和L+u(0)稱為獨(dú)立的初始值，其余的稱為非獨(dú)立的初始值。獨(dú)立的初始值決定了電c+路的初始能量。在電路前后電容電流和電感電壓為有限值的條件下?lián)Q，路前后瞬間電容電壓u和電感電流i不能躍變。即cci(0)=i(0) u(0)=u(0)L+L一 c+c一上述兩個(gè)式子，稱為換路定理。一階電路可以分為零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和全響應(yīng)三種情況，其中零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)為全響應(yīng)的特殊情況。

實(shí)際計(jì)算過程，可以運(yùn)用一階電路的等效化簡和三要素法，討論電路中的電壓電流情況。但三要素法只適用于在直流或正弦信號(hào)激勵(lì)時(shí)的一階電路。三要素法運(yùn)用步驟和方法包括一下4步：)計(jì)算電壓或電流的初始值f(0)。對(duì)于電容電壓和電感電流可以通過換+路定理求的。而除此之外的初始值，可根據(jù)0等效電路求的。在等效電路中，+電感相當(dāng)于I=i(0)的電流源，電容相當(dāng)于。=u(0)的電壓源。L+ c+)計(jì)算電壓或電流的穩(wěn)態(tài)值fQ)。把換路后電路中的所有電容看成開路，所有電感當(dāng)作短路處理。)計(jì)算電路的時(shí)間常數(shù)T。對(duì)于T中的電阻應(yīng)該理解為是從或元件兩端向電路的其余部分看進(jìn)去的入端電阻。4)將以上求得的三要素代入下式，即得所求響應(yīng)的全響應(yīng)表達(dá)式。tf(t)=f3)+[f(0)-f3)]e飛+diu=L-lLdtdui—C—ccdt、原1理圖、通過、原1理圖、通過仿真，通過將單刀雙擲開關(guān)，在電路穩(wěn)態(tài)的情況下(圖中對(duì)應(yīng)著穩(wěn)態(tài)時(shí)電路的初始值)將開關(guān)撥向下，觀察暫態(tài)時(shí) 電路各參數(shù)的變化以及波形圖。HZ::DC1e&09OhmU1：::::::DC1a.0090hmU2：：：：：：DC1e-0090hmDCle-OOSOhm 1R2 t ：：1DQ：DCle-OOSOhm ：U1： ：：：：：：：：：：DC1e-0090hm■^=-1OV二1。期0.0000.3B90.77S4),3391、理論計(jì)算該電路數(shù)據(jù)取自課本題目計(jì)算初始值10i(0)=-=1A=i(0)L- 10 L-計(jì)算換路后穩(wěn)態(tài)電流i3)=0L計(jì)算等效電阻20*20Req 二10Req20+20計(jì)算時(shí)間常數(shù)T=L=0.1SR根據(jù)三要素法求得ti(t)=i(0)e~t=e-101L L+2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)仿真圖可以看出i(0)與理論值是一致的。L-而仿真圖的第二章數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算則是在t=0.02S時(shí)電路中電流的數(shù)值。仿真波形則顯示了會(huì)在換路后行程一個(gè)等效電源，再經(jīng)過一定時(shí)間的衰恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。五、實(shí)驗(yàn)小結(jié)1、總結(jié)、分析實(shí)驗(yàn)的方法與結(jié)果實(shí)驗(yàn)用到了基本一階電路的運(yùn)算方法——三要素法。實(shí)驗(yàn)過程通過仿真，進(jìn)行了示波器的模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)即用到了定性的分析也用到了定量的分析，幫助深刻了解一階電路的知識(shí)。2、心得體會(huì)及其他本次仿真實(shí)