章—電路的暫態(tài)過(guò)程頁(yè)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1章章電路電路(dinl)的暫態(tài)過(guò)程頁(yè)的暫態(tài)過(guò)程頁(yè)第一頁(yè)，共28頁(yè)。第一部分第1頁(yè)/共28頁(yè)第二頁(yè)，共28頁(yè)。第一(dy)部分 電工基礎(chǔ)知識(shí)第2頁(yè)/共28頁(yè)第三頁(yè)，共28頁(yè)。6.1 換路定則(dn z)6.2 RC第3頁(yè)/共28頁(yè)第四頁(yè)，共28頁(yè)。主要內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：難點(diǎn)內(nèi)容：第4頁(yè)/共28頁(yè)第五頁(yè)，共28頁(yè)。穩(wěn)態(tài)：在給定(i dn)條件下，電路中的電流、電壓處于穩(wěn)定值。此時(shí)的電路狀態(tài)稱為穩(wěn)定狀態(tài)，簡(jiǎn)稱穩(wěn)態(tài)。暫態(tài)是相對(duì)(xingdu)于穩(wěn)態(tài)而言的電路狀態(tài)。什么是電路的暫態(tài)呢第5頁(yè)/共28頁(yè)第六頁(yè)，共28頁(yè)。暫態(tài)實(shí)例(shl)1: RC串聯(lián)電路。暫態(tài)：電路從一種穩(wěn)態(tài)狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)

2、程稱為過(guò)渡(gud)過(guò)程。通常過(guò)渡(gud)過(guò)程持續(xù)的時(shí)間是較短的，因此又稱為暫態(tài)。t穩(wěn)態(tài)， uC=0另一穩(wěn)態(tài)， uC=U0暫態(tài)第6頁(yè)/共28頁(yè)第七頁(yè)，共28頁(yè)。暫態(tài)實(shí)例(shl)2： RL串聯(lián)電路。一、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)穩(wěn)態(tài)， iL=0另一穩(wěn)態(tài)， iL=I0暫態(tài)iLiLiLt第7頁(yè)/共28頁(yè)第八頁(yè)，共28頁(yè)。暫態(tài)的特點(diǎn)(tdin)：1、暫態(tài)持續(xù)(chx)的時(shí)間較短；2、暫態(tài)過(guò)程中，電路的電流和電壓(diny)可能會(huì)比穩(wěn)態(tài)時(shí)高出幾十、幾百倍，稱為過(guò)電壓(diny)、過(guò)電流。一、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)圖1.6.1 測(cè)量線圈電阻電路圖1.6.1所示的測(cè)量線圈電阻電路，若先將開(kāi)關(guān)S打開(kāi)切斷電源，因電感L較大，則會(huì)燒毀電

3、壓表。第8頁(yè)/共28頁(yè)第九頁(yè)，共28頁(yè)。一、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)暫態(tài)的應(yīng)用(yngyng)：電子線路中利用電容充電和放電的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)一些特定功能，如積分電路、微分電路等。在電力系統(tǒng)中，暫態(tài)過(guò)程的出現(xiàn)常常引起過(guò)電壓和過(guò)電流，若不采取一定的保護(hù)措施，就可能損壞電氣設(shè)備。因此，我們要對(duì)電路的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行研究，以便掌握其規(guī)律。第9頁(yè)/共28頁(yè)第十頁(yè)，共28頁(yè)。換路的定義(dngy) 改變電路的工作狀態(tài)稱為換路，具體地說(shuō)，就是(jish)電路中開(kāi)關(guān)的接通與開(kāi)斷狀態(tài)的改變。換路時(shí)間的定義 設(shè)t=0為換路瞬間，t=0-為換路前的終了瞬間，t=0+為換路后的初始瞬間，0-和0+在數(shù)值上都等于0；t=為換路后的穩(wěn)態(tài)。第1

4、0頁(yè)/共28頁(yè)第十一頁(yè)，共28頁(yè)。6.1.1 電感(din n)電路的換路定則圖1.6.2 RL串聯(lián)(chunlin)電路S閉合前，即 t=0-時(shí)，I=0；S閉合后，即 t=0+時(shí)，因電感元件電流不能突變，則換路前終了瞬間的電感電流與換路后初始瞬間的電感電流相等。電感電路的換路定則數(shù)學(xué)表達(dá)式為)0()0(L Lii經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（ t=時(shí)），電路有 。 REI 第11頁(yè)/共28頁(yè)第十二頁(yè)，共28頁(yè)。6.1.2 電容電路(dinl)的換路定則S閉合前，即 t=0-時(shí)，I=0，則電容兩端(lin dun)無(wú)電荷，UC=0；S閉合后，即 t=0+時(shí)，因電容元件兩端電壓不能突變，則換路前終了瞬間的電容

5、電壓與換路后初始瞬間的電容電壓相等。圖1.6.3 RC串聯(lián)電路電容電路的換路定則數(shù)學(xué)表達(dá)式為)0()0(CC uu經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（ t=時(shí)），電路有 。 EU C第12頁(yè)/共28頁(yè)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。換路定則的應(yīng)用依據(jù)(yj)換路定則來(lái)確定t=0+時(shí)電路中的電壓和電流的值，即暫態(tài)的初始值。確定(qudng)初始值的步驟：1、由t =0-時(shí)的電路求uC（0-）， iL（0-）；3、根據(jù)t =0+瞬時(shí)的電路，求其他物理量的初始值。2、根據(jù)換路定律求得iL（0+）=iL（0-） u C（0+）=uC（0-）；第13頁(yè)/共28頁(yè)第十四頁(yè)，共28頁(yè)?！纠?.1.1】圖1. 6.4所示電路(dinl)開(kāi)關(guān)

6、S開(kāi)斷且處于穩(wěn)態(tài),試求S閉合后電感、電容的電壓和電流的初始值?！窘狻縯=0-時(shí)電路中的電容元件可視為開(kāi)路，電感(din n)元件可視為短路，則：A1426)0(21 RRUiLV212)0()0(2 LCiRu圖1.6.4 例6.1.1電路圖第14頁(yè)/共28頁(yè)第十五頁(yè)，共28頁(yè)?！纠?.1.1】【解】則在t=0+時(shí)，圖1.6.4 t=0+ 時(shí)例6.1.1電路圖A1)0()0(L LiiV2)0()0(CC uu)0( Ci)0( Lu 和 由方程組求得，即)0()0()0(31 CCuiRiRU)0()0(1 RRiiRU)0()0()0()0( RCLiiii第15頁(yè)/共28頁(yè)第十六頁(yè)，共2

7、8頁(yè)?！纠?.1.1】圖1.6.4 t=0+ 時(shí)例6.1.1電路圖2)0(2)0(46 Cii)0()0(46 Rii)0()0(1)0( RCiii即得A74)0( CiA76)0( Ri17612)0( LuV78)0( Lu整理(zhngl)結(jié)果為A74)0( CiA76)0( RiV2)0( CuV78)0( Lu第16頁(yè)/共28頁(yè)第十七頁(yè)，共28頁(yè)?！纠?.1.2】分別(fnbi)求圖1. 6.5所示電路在t=0-時(shí)、 t=0+時(shí)及t=時(shí)的i、uR、uC?！窘狻縯=0-時(shí)： i=0、uR=0、uC=0；圖1.6.5 例6.1.2電路圖t=0+時(shí)： i=6A、uR=12V、 uC=0；

8、t=時(shí)： i=0、uR=0、 uC=12V。第17頁(yè)/共28頁(yè)第十八頁(yè)，共28頁(yè)。【例6.1.3】已知uC(0-)=4V，分別(fnbi)求圖1.6.5所示電路在t=0-時(shí)、 t=0+時(shí)及t=時(shí)的i、uR、uC?！窘狻縯=0-時(shí)： i=0、uR=0、 uC=4V；圖1.6.5 例6.1.2電路圖t=0+時(shí)： i=4A、uR=8V、 uC=4V；t=時(shí)： i=0、uR=0、 uC=12V。第18頁(yè)/共28頁(yè)第十九頁(yè)，共28頁(yè)。【例6.1.4】分別(fnbi)求圖1.6.6所示電路t=0-時(shí)、 t=0+時(shí)及t=時(shí)的i、uR、uL?！窘狻縯=0-時(shí)： i=0、uR=0、uL=0；圖1.6.5 例6.

9、1.2電路圖t=0+時(shí)： i=0、uR=0、 uL=12V；t=時(shí)： i=6A、uL=0V、 uR=12V。第19頁(yè)/共28頁(yè)第二十頁(yè)，共28頁(yè)。6.2.1 電阻電容的充電(chng din)過(guò)程圖1.6.7 RC充電(chng din)電路開(kāi)關(guān)S閉合前（ t = 0- ），電容兩端電壓為零，即 u C(0-) =0。 t=0時(shí)刻S閉合，根據(jù)電容的換路定則，有 u C(0+) =uC(0-)=0。此時(shí)，電路的充電電流RUi )0(第20頁(yè)/共28頁(yè)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。 隨著電容(dinrng)積累的電荷逐漸增多，其兩端的電壓也隨之升高，充電電流 i不斷下降。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電容(dinrng

10、)兩端電壓 uC=U，充電電流 i =0，電路處于穩(wěn)態(tài)，充電的暫態(tài)過(guò)程結(jié)束。充電(chng din)的暫態(tài)過(guò)程：經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，在充電過(guò)程中電容兩端電壓 uC)1(C teUu 充電電流 i teRUi 式中， =RC，稱為時(shí)間常數(shù)。第21頁(yè)/共28頁(yè)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。電容(dinrng)兩端電壓 uC)1(C teUu 充電電流 i teRUi 圖1.6.8 uC變化(binhu)曲線圖1.6.9 充電電流 i 變化曲線第22頁(yè)/共28頁(yè)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。時(shí)間常數(shù)(sh jin chn sh)對(duì)充電過(guò)程的影響)1(C teUu =RCt= 時(shí)， uC=0.632U，i=0.368U/Rt

11、=3 時(shí)， uC=0.95U，i=0.05U/R工程上，一般認(rèn)為當(dāng)時(shí)間經(jīng)過(guò)(jnggu)3 時(shí)充電暫態(tài)過(guò)程結(jié)束， uC=U。第23頁(yè)/共28頁(yè)第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。6.2.2 電阻(dinz)電容的放電過(guò)程圖1.6.7 RC放電(fng din)電路開(kāi)關(guān)S閉合前（ t=0- ），電容兩端電壓U0，即 u C(0-) = U0。 t=0時(shí)刻S閉合，根據(jù)電容的換路定則，有 u C(0+) =uC(0-)= U0 。此時(shí)，電路的放電電流RUi0)0( 第24頁(yè)/共28頁(yè)第二十五頁(yè)，共28頁(yè)。 隨著放電過(guò)程的進(jìn)行，電容上的電荷逐漸減少，其兩端的電壓(diny)也隨之下降，放電電流 i不斷下降。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，電容兩端電壓(diny) uC=0，充電電流 i =0，電路處于穩(wěn)態(tài)，放電的暫態(tài)過(guò)程結(jié)束。放電(fng din)的暫態(tài)過(guò)程：經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，在放電過(guò)程中電容兩端電壓 uC teUu 0C放電電流 i teRUi 0式中， =RC，稱為時(shí)間常數(shù)。第25頁(yè)/共28頁(yè)第二十六頁(yè)，共28頁(yè)。電容(dinrng)兩端電壓 uC teUu 0C放電電流 i teRUi 0圖1.6.11 uC變化(binhu)曲線圖1.6.12 放電電流 i 變化曲線第26頁(yè)/共28頁(yè)第二十七頁(yè)，共28頁(yè)。時(shí)間常數(shù)(sh