最新5电路的暂态分析教学讲义ppt课件

圆，轻巧又便宜的蒲扇。 蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨 越了半 个世纪 ，
也走过了我们的半个人生的轨迹，携 带着特 有的念 想，一 年年， 一天天 ，流向 长
长的时间隧道，袅
5电路的暂态分析
概述
“稳态(steady state)”与 “暂态(transient state)”的概念:
KR
R
+
E
_
16
解：
2
K
R
i i2
i + 1 2k E
R1 R2
1 2k 1k
_ 6V
uL
uC
换路前的等效电路
+ R R1 R2
_E
i1 u C
E iL(0)i1(0)RR11.5mA
u C (0 ) i1 (0 ) R 1 3V17
i t=0 + 时的等效电路
i2
i1(0)iL(0)iL(0) 1.5mA
研究过渡过程的意义：过渡过程是一种自然现 象， 对它的研究很重要。过渡过程的存在有利有弊。 有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形； 不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现过 压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。
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§5.1 换路定理(law of switch) 与电压和电流初始值的确定
是那么凉快，那么的温馨幸福，有母 亲的味 道！
蒲扇是中国传统工艺品，在
我国已有三千年多年的历史。取材于 棕榈树 ，制作 简单， 方便携 带，且 蒲扇的 表
面光滑，因而，古人常会在上面作画 。古有 棕扇、 葵扇、 蒲扇、 蕉扇诸 名，实 即
今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六 七十年 代，人 们最常 用的就 是这种 ，似圆 非
换路: 电路状态的改变。如：
1 . 电路接通、断开电源 2 . 电路中电源的升高或降低 3 . 电路中元件参数的改变
…………..
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换路定则: 在换路瞬间，电容上的电压、 电感中的电流不能突变。
设：t=0 时换路
0 --- 换路前稳态终了瞬间
0 --- 换路后暂态起始瞬间
则： uC(0)uC(0)
uL
uC
电量 i
i1 iL
i2 uC u L
t 0 1.5mA 1.5mA 0 3V 0
t 0 4.5mA 1.5mA 3mA 3V 3V
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小结 暂态过程的初始值的确定方法
初始值的确定，要依据换路定则及电路性质来分 析，也受电路约束方程的制约。
①换路前的瞬间，将电路视为稳态——电容开路、 电感短路，确定uC(0–)或者i L(0–) 。 ②根据换路定则 uC(0–) =uC(0+) 或i L(0–)= i L(0+)。
进入夏天，少不了一个热字当头，电扇 空调陆 续登场 ，每逢 此时， 总会想 起
那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村 ，夏季 经常用 的一件 物品。
记忆中的故
乡，每逢进入夏天，集市上最常见的 便是蒲 扇、凉 席，不 论男女 老少， 个个手 持
一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着 “怎么 这么热 ”，于 是三五 成群， 聚在大 树
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* 从电路关系分析
K Ri
+
_U
uC
C
u 若 c发生突变，
则 duc
dt
K 闭合后，列回路电压方程：
i 一般电路
UiR (iu CCdRu )C ddC utuC 所以不 电可 容能 电压！
dt
不能突变
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初始值的确定：
初始值（起始值）：电路中 u、i 在 t=0+ 时
的大小。 求解要点：
R 求: K打开的瞬间,电压表两端 的电压。
解:
U 20
换路前 iL(0)R100020 mA
换路瞬间 iL(0)iL(0)2m 0 A
(大小,方向都不变) 14
K
L iL(0)iL(0)2m 0 A
UV
iL
R
uV(0)iL(0)RV
时t=的0等+ V20103500103
效电路
1000V0
IS
V
iL(0)iL(0)
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换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突
变的原因解释如下：
* 自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或
释放需要一定的时间。所以
电容C存储的电场能量（Wc
1 2
CuC2）
W C 不能突变
u C 不能突变
电感 L 储存的磁场能量（WL
1 2
LiL2）
W L 不能突变
i 不能突变 L
uC
C
+
_E
uC
电路处于旧稳态
电路处于新稳态
过渡（暂态）过程 :
旧稳态
新稳态
u C 暂态
E
稳态 t
2
产生过渡过程(transient response)的电路及原因?
电阻电路
K
t=0
+

I
I
U
R
_
无过渡过程
电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化， 不存在过渡过程。
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说明：
讲课重点：直流电路、交流电路都存在过渡过程。 我们讲课的重点是直流电路的过渡过程。
+
i1
_E
1.5mA
R1 2k +
uL -
R2 1k 3V
i2 (0 )
E
uC (0 ) R2
3 mA
iL (0 )
u（C 0
）
i(0)i1(0)i2(0)
4.5mA
u L (0 ) E i1 (0 ) R 1 3 V18
i i 计算结果
2
K
R
2
1 2k +
E
i R1 R2
1 2k k
_ 6V
下，或站着，或随即坐在石头上，手 持那把 扇子， 边唠嗑 边乘凉 。孩子 们却在 周
围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听 到“强 子，别 跑了， 快来我 给你扇 扇”。 孩
子们才不听这一套，跑个没完，直到 累气喘 吁吁， 这才一 跑一踮 地围过 了，这 时
母亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇，
解: 根据换路定理
iL(0)iL(0)0A
iL 不能突变
换路时电压方程 :
U i(0 )R u L(0 )
u L 发生了突跳
u L(0 )2 0 02V 0
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例2
K .
U
V
L
iL
已知:
U 2 V 、 0 R 1 k 、 L 1 H 电压表内阻 RV 50k0
设开关 K 在 t = 0 时打开。
IS iL (0 ) 20 mA
注意:实际使用中要加保护措施, 加续流二极管或先去掉电压表再 打开开关S。
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例3：
2
K
R
i i2
1 2k +
E
i R1 R2
1 2k 1k
_ 6V
uL
uC
已知: K 在“1”处停留已久，在t=0时合向
“2” 求:
i、 i1、 i2、 uC、 uL
的初始值，即 t=0+时刻的值。
1. uC(0 ) uC(0 ) iL(0 ) iL(0 )
2. 根据电路的基本定律和换路后的等效
电路，确定其它电量的初始值。
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例1
K
t=0 U
uR iL
uL
已知: R=1kΩ, L=1H , U=20 V、
开关闭合前 iL 0 A
设 t 0 时开关闭合
求 : i L ( 0 ), u L (0 )