储能元件和换路定则

* 能
自然界物体所具有的能量不能突变.
元
件 和 换 路
电感 L 储存的磁场能 （WL
量
1 2
LiL 2）
WL 不能突变
iL 不能突变
定 则
电容C存储的电场能量（Wc
1 2
CuC 2）
WC 不能突变
uC 不能突变 7
三、初始值的确定
§1.3
储
初始值（起始值）：电路中 u、i 在 t=0+ 时
的大小。
电路处于新稳态
定
则 暂态（过渡）过程 :
uC 暂态
稳态
旧稳态
新稳态
E
t
二、换路及换路定则
§1.3
换路: 电路状态的改变。如：
储
能
元
件
1 . 电路接通、断开电源
和
换
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2 . 电路中电源的升高或降低
路
3 . 电路中元件参数的改变
定
则 …………..
二、换路及换路定理
换路定则: 在换路瞬间，电容上的电压、
效电路
10000 V
V
IS
IS iL (0 ) 20 mA
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200V 旧稳态
10000V 暂态瞬间
注意:实际使用中要加保护措施,
先去掉电压表再打开开关S
类似地， RC 电路最好在换路前将电流表短接，以免初 始冲击电流超过电流表的量程而将表损坏。
2. 换路瞬间， iL (0 ) I0 0 其值等于 I0
路；
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能
元
件
求解要点：
和
换
1. iL (0 ) iL (0 )
路 定
uC (0 ) uC (0 )
则
2. 分析换路后的等效电路，根据电路的
基本定律确定其它电量的初始值。
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例1
K .
U
V
L
iL
已知:
U 20V、R 1k、L 1H 电压表内阻 RV 500 k
设开关 K 在 t = 0 时打开。
§1.3
储
电感中的电流不能突变。
能
元
0 --- 换路前稳态终了瞬间
件 和
设：t=0 时换路
0 --- 换路后暂态起始瞬间
换
路
定 则
则： iL (0 ) iL (0 )
uC (0 ) uC (0 )
6
换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流 不能突变的原因：
§1.3
储
能量的存储或 释放需要持续一段的时间,
电感相当于恒流源，
11
小结
u 、i 1. 换路瞬间， C
L 不能突变。其它电量均可
能突变，变不变由计算结果决定；
2. 换路瞬间， iL (0 ) I0 0 电感相当于恒流源， 其值等于 I0 ；iL (0 ) 0 ，电感相当于断路。
3. 换路瞬间，uC (0 ) U 0 0，电容相当于恒压 源，其值等于 U 0 ；uC (0 ) 0，电容相当于短
2
一、储能元件
电容电路
§1.3
储
KR
能
储能元件
uC
元 件 和
+
_U
uC C
E
换
路 定 则
WC
t 0
uidt
1 2
cuc 2
能量的存储和释放需要一个过程!
电容储能的容量有一个最大值
3
一、储能元件
§1.3 暂态过程:元件能量存储和释放的过程。 储
能 KR
R
元
件 和
+
_E
uC
C
+
_E
u
换
路 电路处于旧稳态
R 求: K打开的瞬间,电压表两端 的 电压。
解: 换路前
iL
(0
)
U R
20 20mA 1000
换路瞬间 iL (0 ) iL (0 ) 20mA
(大小,方向都不变) 9
K UV
L
iL (0 ) iL (0 ) 20 mA
iL
R
uV (0 ) iL (0 ) RV
时t=的0等+ V 20103 500103
1.3 储能元件和换路定则
• 内容安排： (1)电感、电容的储能性质 (2)电路换路以及换路定则 (3)举例计算电路换路后的初始值 (4)总结
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一、储能元件
电感电路
§1.3
储
KR
iL
能
+ t=0
I
元
U
件
_
iL
和
t
换 路 定
WL
t
uidt
0
1 2
LiL 2
则
能量的存储和释放需要一个过程! 电感储能的容量有一个最大值