電路基礎第四章課件

1、1第4章 動態(tài)電路的分析2 電路動態(tài)性： 含有電容、電感元件的電路，當電路工作狀態(tài)發(fā)生改變時，由于電容、電感元件存在慣性，使得電路狀態(tài)變化具有一個過渡過程。動態(tài)元件：電容C和電感元件L，來模擬存儲效應電路模型。 3 4.1 一階動態(tài)電路電容元件：電容器是一種能儲存電能的部件。具有儲存電能作用元件可用一個理想化的電路模型來表示。 4 4.1 一階動態(tài)電路參考方向關聯(lián)選擇 電容具有動態(tài)性 當電壓穩(wěn)定后，電壓不隨時間變化，電流為零，電容元件相當于開路，電容具有“隔直”特性 54.1 一階動態(tài)電路參考方向關聯(lián)選擇 認為是電容未儲存電量的時刻 電容具有記憶性 ：電容電壓對電流具有記憶能力 電容具有慣性

2、任意時刻的電容電壓總是在前一時刻電容電壓基礎上增加或者減少，電容電壓具有連續(xù)性，即電容具有慣性 64.1 一階動態(tài)電路4.1.1 電容元件參考方向關聯(lián)選擇 電容吸收的能量： 從初始時刻到 t 時刻電容吸收的電場能 電容是無源元件 注：實際電容除有儲能作用外，一般也要消耗一部分電能，這時電容器可以采用電容元件與電阻并聯(lián)組合代替。 思考題：“未被充電的電容相當于短路”是否正確？如何理解？7 4.1.2 電感元件電感元件：能儲存磁場能的部件8 4.1.2 電感元件電感具有動態(tài)性 當電流穩(wěn)定后，電流不隨時間變化，電壓為零，電感元件相當于短路參考方向關聯(lián)選擇 94.1.2 電感元件認為是電感未儲存磁場能

3、量的時刻 電感具有記憶性 電感電流對電壓具有記憶能力 電感具有慣性 任意時刻的電感電流總是在前一時刻電感電流基礎上增加或者減少，電感電流具有連續(xù)性，即電感具有慣性 參考方向關聯(lián)選擇 104.1.2 電感元件電感吸收的能量： 從初始時刻到 t 時刻電感吸收的電場能 電感是無源元件 注：實際電感除有儲能作用外，一般也要消耗一部分電能，這時電容器可以采用電感元件與電阻串聯(lián)組合代替。 思考題：“沒有儲能的電感相當于開路”是否正確？如何理解？參考方向關聯(lián)選擇 114.1.2 電感元件電感吸收的能量： 從初始時刻到 t 時刻電感吸收的電場能 電感是無源元件 注：實際電感除有儲能作用外，一般也要消耗一部分電

4、能，這時電容器可以采用電感元件與電阻串聯(lián)組合代替。 思考題：“沒有儲能的電感相當于開路”是否正確？如何理解？參考方向關聯(lián)選擇 124.1.3 換路定理及電路初始條件的確定換路：含有電容、電感元件的電路，其工作狀態(tài)突然發(fā)生變化。瞬態(tài)過程：電容、電感具有慣性，使得換路后電路中的各個電流、電壓按照新電路特定的約束關系逐步達到一個新的穩(wěn)定工作狀態(tài)。瞬態(tài)分析：換路前后穩(wěn)定工作狀態(tài)的過渡分析134.1.3 換路定理及電路初始條件的確定電容電路換路 如果認為換路在瞬間完成 電容元件換路前后電壓不能突變 144.1.3 換路定理及電路初始條件的確定電感電路換路 如果認為換路在瞬間完成 電感元件換路前后電流不能

5、突變，電感電流具有連續(xù)性 154.1.3 換路定理及電路初始條件的確定換路定理對于含有電容、電感元件的電路，換路時，電容電壓和電感電流不能突變。 注：換路定理對確定動態(tài)電路的初始條件很重要 164.1.3 換路定理及電路初始條件的確定瞬態(tài)電路初始條件確定若要確定電路的初始條件，應先畫出電路換路瞬間的等效電路圖，再應用電路分析方法求出初始條件 174.1.3 換路定理及電路初始條件的確定應用舉例：t=0時刻突然斷開，初始條件確定換路前（ ）動態(tài)電路及其等效電路 當電路狀態(tài)穩(wěn)定后，電路中電壓、電流不再變化。電容不再充電，電容對直流呈現(xiàn)開路狀態(tài)，同時電感對直流呈現(xiàn)短路狀態(tài)。 184.1.3 換路定理

6、及電路初始條件的確定根據(jù)換路定理，電容電壓和電感電流不會突變 ：獨立的初始條件 194.1.3 換路定理及電路初始條件的確定非獨立的初始條件確定 換路前（ ）動態(tài)電路及其等效電路 注：電路的非獨立初始條件，即電阻的電壓或電流、電容電流和電感電壓等則需要通過初始值電路，根據(jù)KVL、KCL和VCR求得 204.2 一階電路的零輸入響應一階電路：RC電路和LC電路。零輸入響應：一階電路沒有外施激勵時，由電路中動態(tài)元件的初始儲能引起的響應。214.2.1 RC電路的零輸入響應 RC電路的零輸入響應 開關K先接于接點，當電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，電容C已儲有電荷，這時換路，將開關K接于接點，電容儲存的電場能就

7、將通過電阻R發(fā)熱而轉化為熱能。224.2.1 RC電路的零輸入響應 RC電路的零輸入響應 RC電路的時間常數(shù) 234.2.2 RL電路的零輸入響應 RC電路的零輸入響應 244.2.2 RL電路的零輸入響應 RC電路的零輸入響應 時間常數(shù) 254.3 一階電路的零狀態(tài)響應一階電路的零狀態(tài)響應: 一階電路在零初始狀態(tài)下（動態(tài)元件初始儲能為零）由外施激勵引起的響應 。264.3.1 RC電路的零狀態(tài)響應開關K閉合前電容C處于零初始狀態(tài) 時刻閉合開關K 其齊次方程的通解非齊次方程的一個特解為：274.3.1 RC電路的零狀態(tài)響應開關K閉合前電容C處于零初始狀態(tài) 時刻閉合開關K 284.3.2 RL電

8、路的零狀態(tài)響應開關K閉合前電感L處于零初始狀態(tài) 時刻閉合開關K 其齊次方程的通解非齊次方程的一個特解為：294.3.2 RL電路的零狀態(tài)響應時刻閉合開關K 開關K閉合前電感L處于零初始狀態(tài) 304.4 一階電路的全響應一階電路的全響應： 指一個非零初始狀態(tài)的一階電路受到激勵時電路產(chǎn)生的響應 。314.4 一階電路的全響應RC電路的全響應 開關K先接于接點，當電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，電容C已儲有電荷。這時換路，將開關K接于接點 時刻換路 324.4 一階電路的全響應解的討論 上式第一項是RC電路的穩(wěn)態(tài)分量，而第二項是瞬態(tài)分量。這說明，RC電路全響應是穩(wěn)態(tài)分量和瞬態(tài)分量的疊加： 全響應=（穩(wěn)態(tài)分量）+（瞬態(tài)分量）上式第一項是RC電路的零輸入響應，而第二項恰好是零狀態(tài)響應。這說明，RC電路全響應是零輸入響應和零狀態(tài)響應的疊加： 全響應=（零輸入響應）+（零狀態(tài)響應） 注：兩種分解辦法可以用于求解一階電路的全響應。但是不論哪種分解辦法，其實質都是求解響應的初始值、