电工与电子技术基础---第4章PPT学习教案

1、会计学1电工与电子技术基础电工与电子技术基础-第第4章章第一篇第一篇电工电子技术电工电子技术第1页/共19页：电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态，电压、电流等物理量经历一个随时间变化的过程。电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态，电压、电流等物理量经历一个随时间变化的过程。：电路结构或参数的突然改变。电路结构或参数的突然改变。：能量不能跃变。能量不能跃变。第2页/共19页221cu（1 1）电容元件暂态过程的成因：）电容元件暂态过程的成因：当电容电压从0增大到US，而电容电流从最大值下降到0的过程中：电容元件储存的电场能（电容元件储存的电场能（ ）不能跃变）不能跃变；电容两端电压不能跃变电

2、容两端电压不能跃变。（电容中的电流是可以突变）（电容中的电流是可以突变） （2 2）电感元件暂态过程的成因：）电感元件暂态过程的成因：当电感电流从0增大到E/R，而电感电压从最大值下降到0的过程中：电感元件储存的磁场能（电感元件储存的磁场能（ ）不能跃变；电感中的电流不能跃变。）不能跃变；电感中的电流不能跃变。（3 3）电阻元件无暂态过程的原因：）电阻元件无暂态过程的原因：电阻元件消耗能量，电流电压同相位；两者的变化是线性关系。（电压电流即时变化关系）电阻元件消耗能量，电流电压同相位；两者的变化是线性关系。（电压电流即时变化关系）221Li221cu221Li第3页/共19页：电路工作条件发生

3、变化，如电源的接通或切断，电路连接方法或参数值的突然变化等称为换路。电路工作条件发生变化，如电源的接通或切断，电路连接方法或参数值的突然变化等称为换路。：电容上的电压电容上的电压uC及电感中的电流及电感中的电流iL在在的，即：的，即：只有只有u uC C 、 i iL L受换路定理的约束才保持不变，而电路中其他电压、电流都可能发生跃变。受换路定理的约束才保持不变，而电路中其他电压、电流都可能发生跃变。)0()0()0()0(LLCCiiuu换路前换路后第4页/共19页图示电路原处于稳态，图示电路原处于稳态，t t=0=0时开关时开关S S闭合，求初始值闭合，求初始值u uC C(0(0+ +)

4、 )、i iC C(0(0+ +) ) 。直流稳态电路中，电感直流稳态电路中，电感L L 相当于短路、电容相当于短路、电容C C 相当于开路。相当于开路。在在t t=0-=0-时（时（开关闭合前开关闭合前）电感支路电流和电容两端电压为：）电感支路电流和电容两端电压为： 4 R1 R2 2 + u + C uC + Us 12V L iL + uL R3 6 i1 iC V2 . 762 . 1)0()0()0(A2 . 16412)0(3L31C31LRiRiuRRUis开关闭合前开关闭合前第5页/共19页在在t t=0+=0+时（时（开关闭合后开关闭合后）瞬间，根据换路定理有：）瞬间，根据换

5、路定理有：V2 . 7)0()0(A2 . 1)0()0(CCLLuuii由此可画出开关由此可画出开关S S闭合后瞬间即时的等效电路，如图所示。闭合后瞬间即时的等效电路，如图所示。4R1 R22 +Us 12V R36 iL(0+)+ uL(0+)+u(0+)+ uC(0+)i1(0+) iC (0+)A02 . 12 . 1)0()0()0(A2 . 162 . 7)0()0(1LC31iiiRuiC开关闭合后开关闭合后第6页/共19页R +C uC +Us iCSsUuRiCC 图示电路，电容图示电路，电容C C 无初始储能，无初始储能，u uC C(0(0+ +)=0V)=0V，t t=

6、0=0时开关时开关S S闭合，电源对电容充电，从而产生过渡过程。根据闭合，电源对电容充电，从而产生过渡过程。根据KVLKVL，得回路电压方程为：，得回路电压方程为：回路电压方程：回路电压方程：第7页/共19页dtduCiCCsUudtduRCCC则则微分方程微分方程：因为因为: :解方程得：解方程得：teuuuu)()0()(CCCC 式中式中uC(0+)、uC()和和分别为换路后电容电压分别为换路后电容电压uC的的、和电路的和电路的。时间常数。时间常数=RC 充放电完全结束所需的时间约（充放电完全结束所需的时间约（3-53-5）, , 结束时结束时。 可见只要知道可见只要知道，即可求出，即可

7、求出uC。这种利用三要素来求解一阶线性微分方程解的方法称为。这种利用三要素来求解一阶线性微分方程解的方法称为。第8页/共19页R +C uC +Us iCS 对于图示电路，由于初值对于图示电路，由于初值uC(0+)=0， 则稳态则稳态uC() =US，)1 (CRCtseUu充电电流为：充电电流为：RCtsCeRUdtduCiCuCiCtOuC，iCUsRUsu uC C及及i iC C的波形的波形充电充电电压为：电压为：63.2%US第9页/共19页 图示电路，开关图示电路，开关S原来在位置原来在位置1，电容已充有电压，电容已充有电压Uo。t=0开关开关S从位置从位置1迅速拨到位置迅速拨到位

8、置2，使电容，使电容C在初始储能的作用下通过电阻在初始储能的作用下通过电阻R放电，产生电压、电流的过渡过程，直到全部能量被消耗完为止。由于电容放电的初值放电，产生电压、电流的过渡过程，直到全部能量被消耗完为止。由于电容放电的初值uC(0+)= Uo ，稳态，稳态 uC()=0，时间常数，时间常数=RC，根据三要素法，得换路后电容电压为：，根据三要素法，得换路后电容电压为：R +C uC +Us iCS12RCteUuoC第10页/共19页放电电流为：放电电流为：RCtCeRUdtduCioCuC及及iC的波形如下图所示：的波形如下图所示：uCiCtOuC， iCUoRUo例：例： R=1， C

9、=5F，= RC=1510-6= 5（s）第11页/共19页 RL电路的过渡过程分析方法与电路的过渡过程分析方法与RC电路相同，即根据换路后的电路列出微分方程，然后求解该微分方程即可。由于电路相同，即根据换路后的电路列出微分方程，然后求解该微分方程即可。由于RL电路的微分方程也是一阶常系数线性微分方程，所以三要素法对电路的微分方程也是一阶常系数线性微分方程，所以三要素法对RL电路过渡过程的分析同样适用，但需注意电路过渡过程的分析同样适用，但需注意RL电路的电路的。例如，电感。例如，电感L中的电流中的电流iL为：为：tLLLLeiiii)()0()(第12页/共19页)1 ()1 (/tRLtL

10、eREeREittLRLEeEeu电感电流的变化规律：电感电压的变化规律：1 1电感元件接通和断开电源时电流和电压的变化规律电感元件接通和断开电源时电流和电压的变化规律RERL（1）电感电流随时间按指数规律变化,不能跃变;（2）电感电流持续增大到63.2% 时所需的时间（秒）, 称为时间常数,到达稳态约（3-5）.（3）电感电流的暂态过程是自感电势继续维持电感电流的暂变过程.2 2电感充放电规律电感充放电规律第13页/共19页1.1.微分电路微分电路ptdtduRCui0pt05. 0从电容端输入矩形宽脉冲，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于

11、方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。pt05. 0从电容端输入矩形宽脉冲，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。从电容端输入矩形宽脉冲，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。pt05. 0从电容端输入矩形宽脉冲

12、，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。pt05. 0从电容端输入矩形宽脉冲，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。从电容端输入矩形宽脉冲，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。从电容端输入矩形宽脉冲，在电阻两端输出尖脉冲的电路叫微分电路.电路的微分的条件： ；（时间常数（时间常数甚小于方波脉冲宽度甚小于方波脉冲宽度）。）。 输出与输入电压的微分关系： ；（一般取输出电压幅度近似输入电压的幅度。第14页/共19页 2. 2. 积分电路积分电路