任务3.3动态电路的测试和分析

（2）根据换路后的电路，将电容和电感分别用电压 源和电流源代替，其值分别等于uC(0+)和iL(0+)，画出 t=0+时刻的等效电路。
（3）根据t=0+时刻的等效电路，利用KCL、KVL和 欧姆定律求出电路中其他元件或支路上的电压或电流的
初始值u(0+)和i(0+)。注意，独立源则取t=0+时的值。
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【例3-2】图3.12（a）所示电路中，US=50V， R1=20Ω，R2=30Ω，开关断开前电路处于稳定 状态，试求开关断开瞬间的uC(0+)和iC(0+)。
解：选定电流和电压的参考方向，如图3.22（a） 所示。
开关S断开前，电容在直流稳定状态下相当于开路，电容C两端的 电压就是电阻R2两端的电压，即
解：选定电流和电压的参考方向，如图 3.13（a）所示。
开关S闭合前，电感在直流稳定状态 下相当于短路，流过电1 R2
20 64
2(A)
开关闭合时，根据换路定律，可得
iL 0 iL 0 2A
根据KVL有
解得 uL 0 US iL 0 R1
US iL (0 )R1 uL (0 ) 0
iC (0 ) iC (0 )
注意：电路在换路时，只有电容上的电压和电感中的电流是 不能跃变的，电路中其他的电压和电流是可以跃变的。
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3.初始值计算
（1）根据换路前的电路稳态求出t=0-时电路中的电容 电 压 uC(0-) 和 电 感 电 流 iL(0-) ， 然 后 再 利 用 换 路 定 律 uC(0+)=uC(0-)、iL(0+)=iL(0-)确定出t =0+时的电容电压uC(0+) 和电感电流iL(0+)。
③电感支路在开关闭合瞬间，电感两端的电压是否会产生跃变？为 什么？
【想一想】 在开关闭合瞬间，流过电阻支路、电容支路和电感支路的电流
是否会产生跃变？结合电阻元件、电容元件和电感元件的特性，分析 它们的原因。
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1.动态电路的概念
稳定状态：电路中的电压与电流恒定不变，或者随时间 按周期规律变化的电路。其状态是稳定的。
。
③电感支路上电感两端电压
变化情况：
。
图3.11 电阻支路上灯泡、电容支路和电感 支路上电容和电感两端电压的变化时序图
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实训流程：
（4）结合电阻元件、电容元件和电感元件的特性，回答下列问题：
①电阻支路在开关闭合瞬间，电阻两端的电压是否会产生跃变？为 什么？
②电容支路在开关闭合瞬间，电容两端的电压是否会产生跃变？为 什么？
20 26 8（V）
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实训流程：
（1）按图3.14（a）所示接好测试电路图。Us是提供10V的稳压电源。 S为双掷开关，仿真测试时，其切换控制可由默认的空格键 （Key=Space）进行控制。XSC1为示波器，双击图表可打开示波器面 板，可对时间轴、A和B通道的比例、位置进行设置。移动游标指针T1、 T2可测定某一时刻的电压值。
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2.换路定律
具有电容的电路，在换路后的一瞬间，如果电容中的 电流保持为有限值，则电容上的电压应当保持换路前一瞬 间的原有值而不能跃变，即：电容上的电压不能跃变。
uC (0 ) uC (0 )
具有电感的电路，在换路后的一瞬间，如果电感两端 的电压保持为有限值，则电感中的电流应当保持换路前一 瞬间的原有值而不能跃变，即：电感中的电流不能跃变。
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实训流程：
（2）合上开关，观察三个灯泡发光的情况，并回答下列问题：
①开关J1闭合时，电阻支路上的灯泡X1 立即（立即/延时）发光，
且亮度 不变（化变化/不变化），说明该支路
（不存存在在/不存在）
动态变化过程。
②开关J1闭合时，电容支路上的灯泡X2由 亮 （亮/暗）逐级变为
（亮/暗暗），最后
和电感支路电容两端和电感两端在开关J1闭合瞬间及其以后的电压变化情
况，（图3.11为测量所得的电压变化参考图，其中XSC1、XSC2和XSC3为
电阻支路、电容支路、电感支路上的灯泡两端、电容两端和电感两端的电压
变化情况），并分析：
①电阻支路上灯泡两端电压
变化情况：
。
②电容支路上电容两端电压
变化情况：
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➢ 任务3.1 电容器的认识和使用 ➢ 任务3.2 电感器的认识和使用 ➢ 任务3.3 动态电路的测试和分析
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实训流程：
（1）按图3.10所示接好测试电路图。其中X1、X2、X3是额定电压 6V，额定功率3.6W的小灯泡。V1是提供6V的稳压电源。图中的电 阻为200mΩ，电容为1mF/10V的电解电容，电感为50mH。J1为 开关。
暂态过程：稳定状态向另一个稳定状态转变的过程。 或者叫做过渡过程。
从实训3-3中我们可以发现，含有储能元件（如电容、电感）的电 路中，当电路状态发生变化（如开关切换、电源变化、电路变动、元件 参数改变等）时，存在暂态过程（过渡过程）。
动态电路：存在暂态过程（过渡过程）的电路。
换路：电路状态的变化。 一般假定：换路是瞬间完成的。
uC
0
R2 R1 R2
US
30 20 30
50
30(V)
当开关断开时，根据换路定律，可得
uC 0 uC 0 30V
电路在t=0时刻的等效电路，如图3.22（b）所示，此时C等效为电压源。
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【例3-2】图3.12（a）所示电路中，US=50V， R1=20Ω，R2=30Ω，开关断开前电路处于稳定 状态，试求开关断开瞬间的uC(0+)和iC(0+)。
解：选定电流和电压的参考方向，如图3.22（a） 所示。
根据KVL，可得
iC
0
i1 0
US
uc (0 ) R1
50 30 1(A) 20
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【例3-3】图3.13（a）所示电路中，US=20V， R1=6Ω，R2=4Ω，求开关闭合瞬间流过电感 的电流iL(0+)和电感两端的电压uL(0+)。
（能/不能）能 进入稳定过程，说明该支路
（存在/不存在存）在动态变化过程。
③开关J1闭合时，电感支路上的灯泡X3由 暗 （亮/暗）逐级变为
（亮/暗亮），最后
（能/不能）能 进入稳定过程，说明该支路
（存在/不存在存）在动态变化过程。
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实训流程：
（3）用示波器测量电阻支路的灯泡两端（可认为是电阻两端）、电容支路