電工基礎(chǔ)077.第77課時(shí).換路定律與初始值的計(jì)算

1、電電路路狀狀態(tài)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)：過(guò)渡過(guò)程：過(guò)渡過(guò)程：各處響應(yīng)恒定不變或隨時(shí)間按周各處響應(yīng)恒定不變或隨時(shí)間按周期性變化。期性變化。電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，響應(yīng)隨時(shí)間定狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，響應(yīng)隨時(shí)間變化。變化。過(guò)渡過(guò)程也叫暫態(tài)過(guò)程、瞬態(tài)過(guò)程合S前，IR=0，UR=0；合S后，IR=U/R，UR=UAUK+-CV12R+-AUK+-CV12R+-開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 2 1UC=0 UIR=U/R 0開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 1 2UC=U 0IR=-U/R 0t0uci紅色為U的曲線，藍(lán)色為I的曲線 如果過(guò)程是瞬間完成的，則如果過(guò)程是瞬間完成的，則t=0的時(shí)間內(nèi)能量的時(shí)間內(nèi)能

2、量由由0焦耳到焦耳到 焦耳，電源就必須有無(wú)窮大的焦耳，電源就必須有無(wú)窮大的功率。這是不可能的！功率。這是不可能的！221CU3、電路發(fā)生、電路發(fā)生換路換路有可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程；有可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程；2、電路中存在、電路中存在儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的內(nèi)部原因內(nèi)部原因；3、儲(chǔ)能元件的、儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能不能突變儲(chǔ)能不能突變是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的根本原因根本原因；上述分析說(shuō)明什么問(wèn)題？上述分析說(shuō)明什么問(wèn)題？1、純電阻純電阻電路不會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程；電路不會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程；2、電路中存在、電路中存在儲(chǔ)能儲(chǔ)能元件可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程；元件可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程；1、換路換路是電路產(chǎn)生過(guò)

3、渡過(guò)程的是電路產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的外部原因外部原因；結(jié)論：結(jié)論：過(guò)渡過(guò)程分析：過(guò)渡過(guò)程分析：不能采用相量法，而采用時(shí)域分析不能采用相量法，而采用時(shí)域分析的方法，以時(shí)間的方法，以時(shí)間 t 為變量，研究各為變量，研究各處電壓電流隨時(shí)間的變化規(guī)律。處電壓電流隨時(shí)間的變化規(guī)律。分析過(guò)渡過(guò)程的分析過(guò)渡過(guò)程的意義：意義：電子技術(shù)中用來(lái)產(chǎn)生某些特定的波電子技術(shù)中用來(lái)產(chǎn)生某些特定的波形，但此過(guò)程中可能產(chǎn)生過(guò)電壓、形，但此過(guò)程中可能產(chǎn)生過(guò)電壓、過(guò)電流使電氣設(shè)備損壞。過(guò)電流使電氣設(shè)備損壞。電容元件的儲(chǔ)能電容元件的儲(chǔ)能不能躍變，不能躍變，即即221CCCuW uC(0+)= uC(0)電感元件的儲(chǔ)能電感元件的儲(chǔ)能不能躍變

4、不能躍變 ，即即2 22 21 1L LL LLiLiW W 換路定律換路定律:iL(0+)= iL(0)uC(0+)= uC(0) iL(0+)= iL(0)電容電壓不能突變電容電壓不能突變電感電流不能突變電感電流不能突變突變即t的值很小所以電容電壓不能突變所以電容電壓不能突變當(dāng)Uc電壓為0時(shí)，電容上下極板之間是等電位，那么R兩端就是電源電壓。在電壓作用下出現(xiàn)了i，這個(gè)i剛開(kāi)始對(duì)C充電無(wú)窮表示過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間，電路達(dá)到了新的穩(wěn)態(tài)。此時(shí)i對(duì)C的充電已完成，電容上下極板上充滿了正電荷和負(fù)電荷。此時(shí)電感相當(dāng)于一根導(dǎo)線Uv的實(shí)際方向與參考方向相反Uc為0，就是電容兩端電位相等iL為0，R2上的就沒(méi)有電壓

5、，uL就是電源電壓電容上的電流可以產(chǎn)生突變電感上的電壓可以產(chǎn)生突變例例6 6：電路如圖，試確定各個(gè)電壓、電流的初始值，設(shè)換路前電電路如圖，試確定各個(gè)電壓、電流的初始值，設(shè)換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。路處于穩(wěn)態(tài)。解：解： （1 1）狀態(tài)變量初始值的確定）狀態(tài)變量初始值的確定狀態(tài)變量的初始值由狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0- -時(shí)刻的等效電路確定。時(shí)刻的等效電路確定。穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí)iC=0，電容器相當(dāng)于開(kāi)路電容器相當(dāng)于開(kāi)路；畫(huà)畫(huà)t=0t=0- -時(shí)刻的等效電路，因?yàn)槭侵绷麟娐?，所以時(shí)刻的等效電路，因?yàn)槭侵绷麟娐罚?(u)(ucc 00)(i)(iLL 00穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí)u uL L=0=0，電感器相當(dāng)于短

6、路電感器相當(dāng)于短路；LCR2R3R1RUK+-8V2444it=0i1iCiLucuLLCR2R3R1RUK+-8V2444it=0-i1iCiLucuL0tAR/RRU)( i2228031 A)( iRRR)(iL1244400311 VR)(i)(uLC441003 V)(u)(ucc400 A)(i)(iLL100 （2 2）非狀態(tài)變量初始值的確定）非狀態(tài)變量初始值的確定非狀態(tài)變量的初始值由非狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0+ +時(shí)刻的等效電路確定時(shí)刻的等效電路確定。儲(chǔ)能的電容器相當(dāng)于電壓源儲(chǔ)能的電容器相當(dāng)于電壓源；畫(huà)畫(huà)t=0t=0+ +時(shí)刻的等效電路，換路瞬間的大小和方向都不改變時(shí)刻的

7、等效電路，換路瞬間的大小和方向都不改變儲(chǔ)能的電感器相當(dāng)于電流源儲(chǔ)能的電感器相當(dāng)于電流源；uLLCR2R3R1RUK+-8V2444it=0+i1iCiLuc+-+-U)(u)(iR)(RiCC 0002)(i)(i)( iLC 000840402 )(i)( iC100 )(i)( iC解得：解得：A)(iC310 A)( i3110 )(u)(iR)(iR)(uCCLL 000023且：且：V311431414 注意注意：換路瞬間，電路中除狀態(tài)變量外的：換路瞬間，電路中除狀態(tài)變量外的其余量可能躍變其余量可能躍變。未儲(chǔ)能的電容器相當(dāng)于短路未儲(chǔ)能的電容器相當(dāng)于短路；未儲(chǔ)能的電感器相當(dāng)于開(kāi)路未儲(chǔ)能

8、的電感器相當(dāng)于開(kāi)路；練習(xí)練習(xí)2 2： 電路如圖，試確定各個(gè)電壓、電流的初始值。設(shè)換路前電路如圖，試確定各個(gè)電壓、電流的初始值。設(shè)換路前電感電容均未儲(chǔ)能。電感電容均未儲(chǔ)能。LCR2R3R1UK+-6V244it=0iCiLucuL+-解：解：（1 1）狀態(tài)變量的初始值由）狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0- -時(shí)刻的等效電路確定時(shí)刻的等效電路確定000 )(u)(ucc000 )(i)(iLL（2 2）非狀態(tài)變量的初始值由）非狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0+ +時(shí)刻的等效電路確定時(shí)刻的等效電路確定LCR2R3RU+-6V244it=0+iCiLucuL+-+-ARRU)(i)( iC14260021

9、 VR)(i)(uCL441002 練習(xí)練習(xí)3 3：電路如圖，求在開(kāi)關(guān)閉合瞬間各元件中的電流及其兩端電電路如圖，求在開(kāi)關(guān)閉合瞬間各元件中的電流及其兩端電壓；當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)又各為多少？設(shè)換路前儲(chǔ)能元件均未儲(chǔ)能。壓；當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)又各為多少？設(shè)換路前儲(chǔ)能元件均未儲(chǔ)能。L2C2R2R1UK+-10V28t=0C1L1未儲(chǔ)能的電容器相當(dāng)于短路未儲(chǔ)能的電容器相當(dāng)于短路；未儲(chǔ)能的電感器相當(dāng)于開(kāi)路未儲(chǔ)能的電感器相當(dāng)于開(kāi)路；解：解：（1 1）狀態(tài)變量的初始值由）狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0- -時(shí)刻的等效電路確定時(shí)刻的等效電路確定0)0()0(11ccuu0)0()0(11LLii（2 2）非狀態(tài)變量的

10、初始）非狀態(tài)變量的初始值由值由t=0t=0+ +時(shí)刻的等效電時(shí)刻的等效電路確定路確定設(shè)電壓電流參考方向如圖設(shè)電壓電流參考方向如圖)(i)(i)(i)(iCC 00002121ARRU1821021 +-L2C2R2R1Ui1+-10V28t=C1L1（3）電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)（）電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)（t=）穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí)iC=0，電容器儲(chǔ)滿能相當(dāng)于開(kāi)路電容器儲(chǔ)滿能相當(dāng)于開(kāi)路；穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí)uL=0，電感器儲(chǔ)滿能相當(dāng)于短路電感器儲(chǔ)滿能相當(dāng)于短路；)(i)(i)(i)(iLL 2121VR)(i)(u)(uCC8812221 ARRU1821021 VR)(i)(uR221111 VR)(i)(uR881222 +-

11、L2C2R2R1Ui1+-10V28t=0+C1L1VR)( i)(u)(uLL881000221 VR)(i)(uR22100111 VR)(i)(uR88100222 小小 結(jié)結(jié)一一 產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的原因產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的原因二二 換路定律換路定律三三 初始值的計(jì)算初始值的計(jì)算2 2、電路中存在、電路中存在儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的內(nèi)部原因內(nèi)部原因；3 3、儲(chǔ)能元件的、儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能不能突變儲(chǔ)能不能突變是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的是產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的根本原因根本原因；1 1、換路換路是電路產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的是電路產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的外部原因外部原因；電路的電路的狀態(tài)變量不能突變狀態(tài)變量不能突變。)0()0(ccuu)0()0(LLii狀態(tài)變量的初始值由狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0- -時(shí)刻的等效電路確定。時(shí)刻的等效電路確定。非狀態(tài)變量的初始值由非狀態(tài)變量的初始值由t=0t=0+ +時(shí)刻的等效電路確定。時(shí)刻的等效電路確定。電容器相當(dāng)于開(kāi)路；電容器相當(dāng)于開(kāi)路；如何畫(huà)如