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1、电电电电工工工工技技技技术术术术 挠猾钡谅旋初醛送辟鹏井磊林旬诬序皮榴弊怂取拈复阿拜肾披该脆仕净缺第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析第第 2 章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析 2.1 2.1 瞬态分析的基本概念瞬态分析的基本概念瞬态分析的基本概念瞬态分析的基本概念 2.3 2.3 换路定律换路定律换路定律换路定律2.2 2.2 储能元件储能元件储能元件储能元件 2.4 2.4 RC RC 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 2.5 2.5 RL RL 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 2.6 2.6 一阶电路瞬态分析一阶电路瞬态分析一阶电路瞬态分
2、析一阶电路瞬态分析 的三要素法的三要素法的三要素法的三要素法 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 兜颊曙镣渊涣赊糠祁但遵节穴兔缘怖览叁铀景副咨笋吞簧釉迪饭鱼讨川柒第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 2.1 瞬态分析的基本概念瞬态分析的基本概念一、稳态和瞬态一、稳态和瞬态 电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作状态一定，电压和电流不改变。这时电路所处状态一定，电压和电流不改变。这时电路所处的状态称为的状态称为稳定状态稳定状态，简称，简称稳态稳态。当电路在接通、断开、
3、改接以及参数和电源发当电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变时，都会引起电路工作状态的变化。生突变时，都会引起电路工作状态的变化。换路换路谤占迸粳曼屿泽正胶澄揭孵盗幢屉箔燃伶允吏抽嘲悄舰湘癸拽疚违碘槐苦第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析2第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 换路后为什么会有过渡过程？换路后为什么会有过渡过程？换路后，旧的工作状态被破坏、新的工作状态换路后，旧的工作状态被破坏、新的工作状态在建立，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，在建立，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，这种变化往往不能瞬间完成，而是有一个这种变化往往不能瞬间完
4、成，而是有一个过渡过渡过程过程。电路在过渡过程中所处的状态称为电路在过渡过程中所处的状态称为过渡状态过渡状态，简称简称瞬态瞬态。换路是引起过渡过程的换路是引起过渡过程的外因外因。电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变是引起过渡过程的是引起过渡过程的内因。内因。澡汾脸馋殉勒粒奸癌例贫翟整最诲弱壳癸稿亲士诅熟变湍顺吻瘁溶颂赋痊第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析3第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 二、激励和响应二、激励和响应 电路从电源（包括信号源）输入的信号统称为电路从电源（包括信号源）输入的信号统称为 激励
5、。激励有时又称输入。激励。激励有时又称输入。 电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的 作用下产生的电压和电流统称为响应。响应有作用下产生的电压和电流统称为响应。响应有 时又称输入。时又称输入。 (1) 零输入响应零输入响应 电路在无外部激励的情况下，仅由内部储能电路在无外部激励的情况下，仅由内部储能元件中所储存的能量引起的响应。元件中所储存的能量引起的响应。 按照产生响应原因的不同，响应可分为：按照产生响应原因的不同，响应可分为： 嘛排靛悯拣耻瘫胰带盐魄俐危吻讳绊督煤溅耽草啥人麓窘晨惰啸劣痊蜘荣第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析4第第第第2 2章章章章
6、 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 (2) 零状态响应零状态响应(3) 全响应全响应在换路时储能元件未储存能量的情况下，由在换路时储能元件未储存能量的情况下，由激励所引起的响应。激励所引起的响应。在储能元件已储有能量的情况下，再加上外在储能元件已储有能量的情况下，再加上外部激励所引起的响应。部激励所引起的响应。 在线性电路中在线性电路中: 全响应零输入响应零状态响应全响应零输入响应零状态响应 碉皖胸旷典演呀己羹得聘岭除献阳虎秋勺丧呕雅卷豹泳硅梗告眶窥晚徐哺第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析5第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析
7、 阶跃响应即在直流电源作用下的响应。阶跃响应即在直流电源作用下的响应。按照激励波形的不同，零状态响应和全响应按照激励波形的不同，零状态响应和全响应可分为阶跃响应、正弦响应和脉冲响应等。可分为阶跃响应、正弦响应和脉冲响应等。utOUu ( t ) =0 ,当当 t 0 时时阶跃激励阶跃激励换路前电路换路前电路与电源断开与电源断开换路后电换路后电路与电源路与电源接通接通 在阶跃激励作用下的响应称为阶跃响应。在阶跃激励作用下的响应称为阶跃响应。溜并叔砂吗谋榆吸赐涧筛巷凌封笺盲棘砍彬恃胆颇复拌疯汤漫瘸倍契霹溢第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析6第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的
8、瞬态分析电路的瞬态分析 2.2 储能元件储能元件电容电容是用来表征电路中电是用来表征电路中电场能量储存这一物理性质场能量储存这一物理性质的理想元件。的理想元件。C = qu电荷量，单位为库电荷量，单位为库仑仑( C )电压，单位为伏电压，单位为伏特特( V )电容，单位为法电容，单位为法拉拉( F )一、电容一、电容qi u q C i u 鸦氯俗厂享励媳烤普颤肉汕盟央粒颤埃靠驻砰福怕紧焊导破陛篆丧斩图设第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析7第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 C i u i = Cdudt电容的瞬时功率电容的瞬时功率p = ui =
9、 Cududtu 的绝对值增大时，的绝对值增大时， 0 , p 0 ,电容从外部输入功率，电容从外部输入功率，u dudt把电能转换成了电场能。把电能转换成了电场能。u 的绝对值减小时，的绝对值减小时， 0 , p 0 , p 0 ,电感从外部输入功率，电感从外部输入功率，i didt 把电能转换成了磁场能。把电能转换成了磁场能。 i 的绝对值减小时，的绝对值减小时， 0 , p US ,电容放电电容放电uCtOU0US当当 U0 IS iLtO I0 IS当当 I0 2所以所以 iL1 增长得慢，增长得慢， iL2 增长得快。增长得快。当当 t 0.15 s 时，时，iL110 ( 1e )
10、 A5.28 A0.150.2 iL210 ( 1e ) A7.77 A0.150.1 闻讲痕林筑汁步砍楷处踌寝锐抨屋劲诺饼阐饥撅始嫉挂鞘柜蠕生朽迫侈锌第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析44第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 2.6 一阶电路瞬态分析的三要素法一阶电路瞬态分析的三要素法 凡是含有一个储能元件或经等效简化后含有凡是含有一个储能元件或经等效简化后含有 一个储能元件的线性电路，在进行瞬态分析一个储能元件的线性电路，在进行瞬态分析 时所列出的微分方程式都是一阶微分方程时所列出的微分方程式都是一阶微分方程 式。这种电路称为式。这种电路称为一阶
11、电路一阶电路。 任何形式的一阶电路只要将储能元件从电路任何形式的一阶电路只要将储能元件从电路 中提出，使剩下的电路成为有源二端网络，中提出，使剩下的电路成为有源二端网络， 都可以利用等效电源定理将该电路简化成上都可以利用等效电源定理将该电路简化成上 两节介绍的最简单的一阶电路。两节介绍的最简单的一阶电路。吼纺瞬揉凑妒徊倪郝足惑瑚卵克轩藤沁膜焚赎搪暴捡锌哎骸酷聊坪园邪硬第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析45第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 uC= US ( U0 US ) et iL= IS + ( I0 IS ) et 由由于于零输入响应和零状态
12、响应可看成全响应在零输入响应和零状态响应可看成全响应在初始值为零或稳态值为零时的特例初始值为零或稳态值为零时的特例因此，任何形式的一阶电路的零输入响应、阶因此，任何形式的一阶电路的零输入响应、阶跃零状态响应和阶跃全响应可归纳为跃零状态响应和阶跃全响应可归纳为f ( t ) = f ( ) f ( 0 0 ) f ( ) et 笔尉碾贝袖性旗宝巡诈渡誉姜惶绥芬幂骏敲弹颁望赘贴杉狐筑内崎着闹摩第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析46第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 f ( t ) = f ( ) f ( 0 0 ) f ( ) et f ( 0 0 )
13、 、 f ( ) 和和 是确定任何一个一阶电路是确定任何一个一阶电路阶跃响应的阶跃响应的三要素三要素。 f ( )f ( )f ( 0 0 )待求响应待求响应待求响应待求响应的初始值的初始值待求响应待求响应的稳态值的稳态值电路的电路的时间常数时间常数f ( t ) = f ( ) f ( 0 0 ) f ( ) et 三要素法三要素法呕馋俐峦碴呈跳拽苛信么莆店庙夸墒愤冷讽呸央园渊咱熙卑维评套宪霓忱第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析47第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 的求法的求法用除源等效法用除源等效法将换路后电路将换路后电路中的电源除去中的电源
14、除去求出从储能元求出从储能元件（件（ C 或或 L）两端看进去的两端看进去的等效电阻等效电阻 R f ( 0 ) 、 f ( ) 的求法见的求法见 2.3 = LR = RC或或弟工幕又邪柒磺匹域毕送帅畅摆滨当特盎羊次疤矩乞苯板诬蓉舌职杖缓坯第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析48第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 例例2.6.1在图示电路中，换路前开关在图示电路中，换路前开关 S 闭合在闭合在a 端，电路已稳定端，电路已稳定。换路后将。换路后将 S 合到合到 b 端。试求响端。试求响应应 i1 、i2 和和 i3 。 R1 uC USC i2 S
15、a b R048 V 2 6 R21.6 25 F R34 i3 i1 捌走考浮握碌穿亩便染笛片绽监遭歌丈瓢恿凿溺应慈岂输孔实闲洋桅衷肠第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析49第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 解解（1）初始值）初始值 由换路前电路由换路前电路 = 16 V4264 48 VuC ( 0 ) =R3R0R1R3USR1 uC USC i2 S a b R048 V 2 6 R21.6 25 F R34 i3 i1 旅溯党写岂幸蒂舞屹隆眩弱够奋啄诵咙艾章土婴赋獭吊齿涉爪舅碗莉安赴第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析50第第第第2 2章章
16、章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 再由换路后电路再由换路后电路 uC ( 0 ) R2i2 ( 0 ) = R1R3R1R3= 16 1.66 464A = 4 Ai1 ( 0 ) = R3R1R3i2 ( 0 ) =464 4 A = 1.6 Ai3 ( 0 ) = R1R1R3i2 ( 0 ) =664 4 A = 2.4 A督嘲擒蜒耀措猩范祷爬晰拍日慨阵结笑比渣继协域罩删炔湾属来香疲贯讫第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析51第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 （2）稳态值）稳态值 由于换路后电由于换路后电路无外部
17、激励路无外部激励i1 ( ) = i2 ( ) = i3 ( ) = 0（3）时间常数）时间常数 6 464 25 106 s = 104 s = 1.6 + () = RC = R2R1R3R1R3()CR1 uC USC i2 S a b R048 V 2 6 R21.6 25 F R34 i3 i1 仙昼胯集吱嫩尺隶鸳盆蒂兵暑傻阑腑契承酋责迂沃娟但貉幢鹅冶骏持穿歪第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析52第第第第2 2章章章章 电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析电路的瞬态分析 i1= i1 ( ) i1 ( 0 ) i1 ( ) et = 0 ( 1.60 ) e A = 1.6 e
18、10 t At1044i2= i2 ( ) i2 ( 0 ) i2 ( ) et = 0 ( 40 ) e A = 4 e10 t At1044i3= i3 ( ) i3 ( 0 ) i3 ( ) et = 0 ( 2.40 ) e A = 2.4 e10 t At1044（4）求出待求响应）求出待求响应 姐会穆锯萧掀尚紫翁按价冲失健丘忘薯糖凋浇距详滥依叶恍朋弯日彼绷代第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析53电电电电工工工工技技技技术术术术 挠猾钡谅旋初醛送辟鹏井磊林旬诬序皮榴弊怂取拈复阿拜肾披该脆仕净缺第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析第第第第 2 2 章章章章 结结结结 束束束束 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 切罚咸苹念挤沽蝇怨钓鼻贷徽钢爆就恬腐散蘸星塌打粱驼批层巢康偷湖古第2部分电路瞬态分析电路的瞬态分析
