电路教学课件-第七章-一阶电路和二阶电路.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《电路教学课件-第七章-一阶电路和二阶电路.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路 教学 课件 第七 一阶
- 资源描述:
-
1、第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析动态电路的方程及其初始条件动态电路的方程及其初始条件7.1一阶电路和二阶电路的阶跃响应一阶电路和二阶电路的阶跃响应7.7一阶电路的零输入响应一阶电路的零输入响应7.2一阶电路和二阶电路的冲激响应一阶电路和二阶电路的冲激响应7.8一阶电路的零状态响应一阶电路的零状态响应7.3一阶电路的全响应一阶电路的全响应7.4二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应7.5二阶电路的零状态响应和全响应二阶电路的零状态响应和全响应7.6首首 页页第七章第七章 一阶电路和二阶电路的时域分析一阶电路和二阶电路的时域分析
2、第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析2.2.一阶和二阶电路的零输入响应、零状态响一阶和二阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的概念及求解;应和全响应的概念及求解;l 重点重点3.3.一阶和二阶电路的阶跃响应概念及求解。一阶和二阶电路的阶跃响应概念及求解。1.1.动态电路方程的建立及初始条件的确定;动态电路方程的建立及初始条件的确定;返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析含有动态元件电容和电感的电路称动态电路。含有动态元件电容和电感的电路称动态电路。1 1.动态电
3、路动态电路 7.1 7.1 动态电路的方程及其初始条件动态电路的方程及其初始条件 当动态电路状态发生改变时(换路)需要当动态电路状态发生改变时(换路)需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。个变化过程称为电路的过渡过程。下 页上 页特点返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析例例0ti2/SiUR12()SiURR过渡期为零过渡期为零电阻电路电阻电路下 页上 页+-usR1R2(t=0)i返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电
4、电 路路 的的 时时 域域 分分 析析k+uCUsRCi(t=0)+-i=0 ,uC=Usi=0 ,uC=0 k接通电源后很长时间接通电源后很长时间,电容充电完毕,电路,电容充电完毕,电路达到新的稳定状态:达到新的稳定状态:k未动作前未动作前,电路处于稳定状态:,电路处于稳定状态:电容电路电容电路下 页上 页(t)+uCUsRCi+-前一个稳定状态前一个稳定状态过渡状态过渡状态新的稳定状态新的稳定状态t1USuct0?iSUR有一过渡期有一过渡期返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析uL=0,i=Us/Ri=0 ,uL=0 k
5、接通电源后很长时间接通电源后很长时间,电路达到新的稳定,电路达到新的稳定状态,电感视为短路:状态,电感视为短路:k未动作前未动作前,电路处于稳定状态:,电路处于稳定状态:电感电路电感电路下 页上 页前一个稳定状态前一个稳定状态过渡状态过渡状态新的稳定状态新的稳定状态t1US/Rit0?uLSU有一过渡期有一过渡期返 回(t=0)k+uLUsRi+-L(t)+uLUsRi+-第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析下 页上 页(t)+uLUsRi+-k未动作前未动作前,电路处于稳定状态:,电路处于稳定状态:uL=0,i=Us/Rk断开瞬
6、间断开瞬间i=0 ,uL=工程实际中在切断电容或电感电路时工程实际中在切断电容或电感电路时会出现过电压和过电流现象。会出现过电压和过电流现象。注意注意k(t)+uLUsRi+-返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析过渡过程产生的原因过渡过程产生的原因 电路内部含有储能元件电路内部含有储能元件 L、C,电路在换路时,电路在换路时能量发生变化,而能量发生变化,而能量的储存和释放都需要一定的能量的储存和释放都需要一定的时间来完成。时间来完成。wpt电路结构、状态发生变化电路结构、状态发生变化换路换路支路接入或断开支路接入或断开电路参
7、数变化电路参数变化p 0t 下 页上 页返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析CCSd()duRCuu tt应用应用KVL和电容的和电容的VCR得:得:若以电流为变量:若以电流为变量:S1d()Rii tu tCSd()dddu tiiRtCt2 2.动态电路的方程动态电路的方程下 页上 页(t 0)+uCUsRCi+-CS()Riuu tCdduiCt例例RC电路电路返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析LS()Riuu tSd()diRiLu tt应用应用
8、KVL和电感的和电感的VCR得得:LddiuLt若以电感电压为变量:若以电感电压为变量:LLSd()Rutuu tLSLLd()dddu tuRuLtt下 页上 页(t 0)+uLUsRi+-RL电路电路返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析有源有源 电阻电阻 电路电路 一个动一个动态元件态元件一阶一阶电路电路下 页上 页结论结论 含有一个动态元件电容或电感的线性电含有一个动态元件电容或电感的线性电路,其电路方程为一阶线性常微分方程,称路,其电路方程为一阶线性常微分方程,称一阶电路。一阶电路。返 回第第 七七 章章 一一 阶阶
9、 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析-(t 0)+uLUsRi+CuC2CCCS2dd()dduuLCRCuu tttCS()LRiuuu t二阶电路二阶电路CdduiCt2C2ddddLuiuLLCtt下 页上 页RLC电路电路应用应用KVL和元件的和元件的VCR得得:含有二个动态元件的线性电路,其电路方程含有二个动态元件的线性电路,其电路方程为二阶线性常微分方程,称二阶电路。为二阶线性常微分方程,称二阶电路。返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析一阶电路一阶电路一阶电路中只有一个动态元件
10、一阶电路中只有一个动态元件,描述描述电路的方程是一阶线性微分方程。电路的方程是一阶线性微分方程。描述动态电路的电路方程为微分方程;描述动态电路的电路方程为微分方程;动态电路方程的阶数通常等于电路中动动态电路方程的阶数通常等于电路中动态元件的个数。态元件的个数。10d()0dxaa xe ttt22102dd()0ddxxaaa xe tttt二阶电路二阶电路二阶电路中有二个动态元件二阶电路中有二个动态元件,描述描述电路的方程是二阶线性微分方程。电路的方程是二阶线性微分方程。下 页上 页结论结论返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分
11、析析高阶电路高阶电路电路中有多个动态元件,描述电路中有多个动态元件,描述电路的方程是高阶微分方程。电路的方程是高阶微分方程。11101ddd()0dddnnnnnnxxxaaaa xe ttttt动态电路的分析方法动态电路的分析方法根据根据KVL、KCL和和VCR建立微分方程;建立微分方程;下 页上 页返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析复频域分析法复频域分析法时域分析法时域分析法求解微分方程求解微分方程经典法经典法状态变量法状态变量法数值法数值法卷积积分卷积积分拉普拉斯变换法拉普拉斯变换法状态变量法状态变量法付氏变换付氏变
12、换本章本章采用采用 工程中高阶微分方程应用计算机辅助分析求解。工程中高阶微分方程应用计算机辅助分析求解。下 页上 页返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析稳态分析和动态分析的区别稳态分析和动态分析的区别稳态稳态动态动态换路发生很长时间后状态换路发生很长时间后状态微分方程的特解微分方程的特解恒定或周期性激励恒定或周期性激励换路发生后的整个过程换路发生后的整个过程微分方程的通解微分方程的通解任意激励任意激励10ddSxaa xUt0dxdtt 0Sa xU下 页上 页直流时直流时返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和
13、 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析 t=0与与t=0的概念的概念认为换路在认为换路在t=0时刻进行时刻进行0 换路前一瞬间换路前一瞬间 0 换路后一瞬间换路后一瞬间3.3.电路的初始条件电路的初始条件00(0)lim()ttff t00(0)lim()ttff t初始条件为初始条件为 t=0时时u,i 及其各阶导数及其各阶导数的值。的值。下 页上 页注意注意0f(t)(0)(0)ff00(0)(0)fft返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析图示为电容放电电路,电容原先带有电压图示为电容放电电路,电容原先带
14、有电压Uo,求求开关闭合后电容电压随时间的变化。开关闭合后电容电压随时间的变化。例例解解d0dccuRCut0 (0)cRiut特征根方程:特征根方程:10RCp 1pRC 通解:通解:okU()tptRCcu tkeke代入初始条件得:代入初始条件得:()tRCcou tU e 在动态电路分析中,初始条件是得在动态电路分析中,初始条件是得到确定解答的必需条件。到确定解答的必需条件。下 页上 页明确明确R+CiuC(t=0)返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析1()()dtCutiC0011()d()dtiiCC01(0)(
15、)dtCuiCt=0+时刻时刻001(0)(0)()dCCuuiCiucC+-电容的初始条件电容的初始条件0下 页上 页当当i()为有限值时为有限值时返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析q(0+)=q(0)uC(0+)=uC(0)换路瞬间,若电容电流保持为有限值,换路瞬间,若电容电流保持为有限值,则电容电压(电荷)换路前后保持不变。则电容电压(电荷)换路前后保持不变。q=C uC电荷电荷守恒守恒下 页上 页结论结论返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析1()
16、()dtLituL0011()d()dtuuLL001(0)(0)()dLLiiuL电感的初始条件电感的初始条件t=0+时刻时刻001(0)()dtLiuL下 页上 页当当u为有限值时为有限值时iLuL+-返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析L(0)=L(0)iL(0)=iL(0)LLi磁链磁链守恒守恒 换路瞬间,若电感电压保持为有限值,换路瞬间,若电感电压保持为有限值,则电感电流(磁链)换路前后保持不变。则电感电流(磁链)换路前后保持不变。下 页上 页结论结论返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶
17、 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析L(0+)=L(0)iL(0+)=iL(0)qc(0+)=qc(0)uC(0+)=uC(0)换路定律换路定律电容电流和电感电压为有限值是换路定电容电流和电感电压为有限值是换路定律成立的条件。律成立的条件。换路瞬间,若电感电压保持换路瞬间,若电感电压保持为有限值,则电感电流(磁链)为有限值,则电感电流(磁链)换路前后保持不变。换路前后保持不变。换路瞬间,若电容电流保持换路瞬间,若电容电流保持为有限值,则电容电压(电荷)为有限值,则电容电压(电荷)换路前后保持不变。换路前后保持不变。换路定律反映了能量不能跃变。换路定律反映了能量不能跃变。下 页上 页注意注
18、意返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析+-10V+uC-10k40k电路初始值的确定电路初始值的确定(2)由换路定律由换路定律 uC(0+)=uC(0)=8V10 8(0)0.2mA10Ci(1)由由0电路求电路求 uC(0)uC(0)=8V(3)由由0+等效电路求等效电路求 iC(0+)iC(0)=0 iC(0+)例例1求求 iC(0+)电电容容开开路路下 页上 页+-10ViiC+uC-S10k40k+8V-0+等效电路等效电路+-10ViiC10k电电容容用用电电压压源源替替代代注意注意返 回第第 七七 章章 一一 阶
19、阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析(0)(0)LLuuiL(0+)=iL(0)=2A(0)2 48VLu 例例 2t=0时闭合开关时闭合开关k,求求 uL(0+)先求先求10(0)2A14Li应用换路定律应用换路定律:电电感感用用电电流流源源替替代代(0)Li解解电感电感短路短路下 页上 页iL+uL-L10VS14+-iL10V14+-由由0+等效电路求等效电路求 uL(0+)2A+uL-10V14+-注意注意返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析求初始值的步骤求初始值的步骤:1.1.
20、由换路前电路(稳定状态)求由换路前电路(稳定状态)求uC(0)和和iL(0);2.2.由换路定律得由换路定律得 uC(0+)和和 iL(0+)。3.3.画画0+等效电路。等效电路。4.4.由由0+电路求所需各变量的电路求所需各变量的0+值。值。b.b.电容(电感)用电压源(电流源)替代。电容(电感)用电压源(电流源)替代。a.a.换路后的电路换路后的电路(取(取0+时刻值,方向与原假定的电容电压、电时刻值,方向与原假定的电容电压、电感电流方向相同)。感电流方向相同)。下 页上 页小结小结返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析i
21、L(0+)=iL(0)=iSuC(0+)=uC(0)=RiSuL(0+)=-RiS求求 iC(0+),uL(0+)(0)0SCsRiiiR例例3解解由由0电路得电路得:下 页上 页由由0+电路得电路得:S(t=0)+uLiLC+uCLRiSiCRiS0电路电路uL+iCRiSRiS+返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析(0)(0)2 1224VCCuu(0)(0)48/412ALLii例例4求求k闭合瞬间各支路电流和电感电压闭合瞬间各支路电流和电感电压解解(0)(4824)/38ACi(0)12820Ai(0)482 122
22、4VLu 下 页上 页由由0电路得电路得:由由0+电路得电路得:iL+uL-LS2+-48V32CiL2+-48V32+uC返 回12A24V+-48V32+-iiC+-uL第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析求求k闭合瞬间流过它的电流值闭合瞬间流过它的电流值解解 确定确定0值值20(0)(0)1A20LLii(0)(0)10VCCuu给出给出0等效电路等效电路2010(0)12A1010ki(0)(0)1010VLLui(0)(0)/101ACCiu 下 页上 页例例5iL+20V-10+uC1010iL+20V-LS10+uC
23、1010C返 回1A10Vki+uLiC+20V-10+1010第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析7.2 7.2 一阶电路的零输入响应一阶电路的零输入响应换路后外加激励为零,仅由换路后外加激励为零,仅由动态元件初始储能产生的电动态元件初始储能产生的电压和电流。压和电流。1.1.RC电路的零输入响应电路的零输入响应已知已知 uC(0)=U00RCuuddCuiCt uR=Ri零输入响应零输入响应下 页上 页iS(t=0)+uRC+uCR返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域
24、分分 析析0d0d(0)CCCuRCutuU1pRC 特征根特征根特征方程特征方程RCp+1=01 AtRCeAptCue则则下 页上 页代入初始值代入初始值 uC(0+)=uC(0)=U0A=U0iS(t=0)+uRC+uCR返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析000ttCRCRCuUieI etRR0 0teUuRCtc00d1()dttCRCRCuUiCCU eetRCR 下 页上 页或或返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析tU0uC0I0ti0令令
25、 =RC ,称称为一阶电路的时间常数为一阶电路的时间常数 RC 库安秒欧法欧欧秒伏伏电压、电流是随时间按同一指数规律衰减的函数;电压、电流是随时间按同一指数规律衰减的函数;连续连续函数函数跃变跃变响应与初始状态成线性关系,其衰减快慢与响应与初始状态成线性关系,其衰减快慢与RC有关有关;下 页上 页表明表明返 回第第 七七 章章 一一 阶阶 电电 路路 和和 二二 阶阶 电电 路路 的的 时时 域域 分分 析析时间常数时间常数 的大小反映了电路过渡过程时间的长短的大小反映了电路过渡过程时间的长短 =RC 大大过渡过程时间长过渡过程时间长 小小过渡过程时间短过渡过程时间短电压初值一定:电压初值一定
展开阅读全文