电工补课课件

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页描述消耗电能的现象描述消耗电能的现象ru+i1、元件的伏安关系、元件的伏安关系iru 根据欧姆定律根据欧姆定律: :2、功率和能量、功率和能量0dd00t2triuiwtt当当u、i 为关联参考方向时，为关联参考方向时，022ruriuip(1)功率恒为非负值，表功率恒为非负值，表明在任意时刻决不能明在任意时刻决不能发出功率。发出功率。 无源元件无源元件(2)吸收的电能全部转换吸收的电能全部转换成其他形式的能量消成其他形式的能量消耗掉。耗掉。 耗能元件耗能元件电阻元件从电阻元件从

2、 t0 到到 t 的时间的时间内吸收的能量为：内吸收的能量为：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页描述线圈通有电流时产生磁场、描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。储存磁场能量的性质。电流通过电流通过一匝一匝线圈线圈 ( (磁通磁通) )1、物理意义物理意义电流通过电流通过n匝匝线圈线圈 =n ( (磁链磁链) )u ， + iel电感线圈电感线圈inil电感电感( (或自感或自感):):( 单位：单位：h、mh )l符号：符号：当电流变化时，产生的感应电动势为：当电流变化时，产生的感应电动势为：tilt

3、eldddd 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当当u、i 参考方向不同时，参考方向不同时，2、电感元件的电压和电流的关系、电感元件的电压和电流的关系tiludd动态元件动态元件l+ el+ ui说明：说明：电感的电压与电流的变化率成正比。电感的电压与电流的变化率成正比。(动态特性动态特性) 当电流当电流 i=常数时，常数时，u=0，相当于短路，即电感对直，相当于短路，即电感对直流相当于短路。流相当于短路。 tiltelddddu下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当当u、i 参考方向相同时，参考方向相同时，3、电感元件的功率和能量、电感元件的功率

4、和能量tilipdd ui)()(022000tlitliipwtttl2121dddtttliui说明：说明：(1)电感的储能只与电感电流有关，而与电压无关。电感的储能只与电感电流有关，而与电压无关。(2)电感上的电流不能跃变。电感上的电流不能跃变。)(2tliwl21“储能元件储能元件”“无源元件无源元件”下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当两极板加上电源后，在两个极板上分别聚集起等量当两极板加上电源后，在两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场。异号的电荷，在介质中建立起电场。电容描述储存电电

5、容描述储存电场能量的性质。场能量的性质。uic+ 单位：单位：f(法拉法拉) uqc 有时用有时用 f(1 f =10-6f)、 pf(1pf =10-12f) 1、电容元件的电压和电流的关系、电容元件的电压和电流的关系当当u、i 为参考方向相同时，为参考方向相同时，tuct(cu)tqidddddd动态元件动态元件说明：说明：电容的电流与电压的变化率成正比。电容的电流与电压的变化率成正比。(动态特性动态特性) 当电压当电压 u=常数时，常数时，i=0，相当于开路，即电容对直，相当于开路，即电容对直流相当于开路。流相当于开路。当当u、i 为参考方向相反时，为参考方向相反时，tucidd下一页下

6、一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当当u、i 为参考方向相同时，为参考方向相同时，2、电容元件的功率和能量、电容元件的功率和能量tucupdd ui)()(022000tcutcuupwtttc2121dddtttcuui说明：说明：(1)电容的储能只与电容电压有关，而与电流无关。电容的储能只与电容电压有关，而与电流无关。(2)电容上的电压不能跃变。电容上的电压不能跃变。(充电充电)(放电放电)(2tcuwc21“储能元件储能元件”“无源元件无源元件”下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页铝电解电容铝电解电容瓷片电容瓷片电容瓷介电容瓷介电容陶瓷电容器陶瓷电容

7、器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页说明：说明：(1) 列写元件的电压和电流的关系时，要注意电压和列写元件的电压和电流的关系时，要注意电压和电流的参考方向。电流的参考方向。ru+iriu rui+riuuil+ tiludduil +tiludduic+ tucidduic +tucidd(2) 本书所讲的都是线性元件，本书所讲的都是线性元件，r、l、c是常数。是常数。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页一、动态电路的方程一、动态电路的方程1、动态电路：含有动态元件、动态电路：含有动态元件(l或或c )的电路。的电路。2、动态电路的方程、动态电路的

8、方程uc+ ci+ rus例：例：sdduuturccc一阶常系数微分方程一阶常系数微分方程一一阶阶电电路路用一阶微分方程来描述的电路（或含有一个用一阶微分方程来描述的电路（或含有一个独立独立的的动态元件的电路称为动态元件的电路称为一阶电路一阶电路。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二、动态电路的特点二、动态电路的特点1、过渡过程：电路从一种稳定状态转变到另一种稳、过渡过程：电路从一种稳定状态转变到另一种稳定状态所经历的过程。定状态所经历的过程。 稳定状态（简称稳态）：稳定状态（简称稳态）： 在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。在指定条件下电路中电压、电流已达到稳

9、定值。s合上后：电容充电，合上后：电容充电，uc由由0 uc+sr例：例：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2、过渡过程产生的原因、过渡过程产生的原因其一：其一： 电路中含有储能元件电路中含有储能元件 ( (内因内因) ) uc不能突变不能突变 c 储能：储能：2cc21cuw 在换路瞬间储能元件的能量不能跃变在换路瞬间储能元件的能量不能跃变 il不能突变不能突变 l储能：储能：2ll21liw 其二：其二： 电路发生换路电路发生换路 ( (外因外因) )换路主要有：换路主要有： 电源的接通和切断、电路结构电源的接通和切断、电路结构和参数的变化。和参数的变化。 设换路在

10、设换路在t = 0时刻进行的时刻进行的 令令t=0 表示换路前的一瞬间，表示换路前的一瞬间，t=0+表示换路后的一瞬表示换路后的一瞬间，换路所经历的时间为间，换路所经历的时间为( (0 0+) )。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三、换路定则三、换路定则)0()0(ccuu)0()0(llii说明：说明：1、换路定则只能用来求、换路定则只能用来求uc(0+) 和和il(0+)；2、在直流激励下，换路前电路已达稳态，电容、在直流激励下，换路前电路已达稳态，电容相当于开路，电感相当于短路。相当于开路，电感相当于短路。3、其他电量的初始值由其他电量的初始值由t =0+的等

11、效电路的等效电路求。求。t =0+的等效电路的作法：的等效电路的作法：电容用电压为电容用电压为 uc( 0+)的电压源代替的电压源代替，电感用电流为电感用电流为 il ( 0+)的电流源代替的电流源代替。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例1：图示电路换路前处于稳态。求换路后电图示电路换路前处于稳态。求换路后电路中路中i、i1、uc、ic的初始值。的初始值。2 +_s(t =0)+i6vic_uc2 2 i1解：解： (1) 求求 uc(0+)v32226)0()0(ccuu2 +_i(0+)6vic(0+)2 2 i1(0+)+_3vt = 0+等效电路等效电路(2

12、)作作t = 0+的等效电路的等效电路求其他电压和电流的初始值求其他电压和电流的初始值a75. 02236)0(ia5 . 123)0(1ia75. 0)0()0()0(1iiic下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例2：换路前电路处于稳态。试求图示电路中换路前电路处于稳态。试求图示电路中i、il、uc、ic 和和ul的初始值。的初始值。解：解： (1) 求求 uc(0+)、il (0+) a1214/428)0()0(llii2 +_8vt =0+4 i4 ic_uc_ulil4 sv414)0()0(ccuu作作t = 0的电路求的电路求 uc(0)、il (0)

13、2 +_8v+4 4 _uc(0) il(0) 4 t = 0时等效电路时等效电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)求其他电压和电流的初始求其他电压和电流的初始值值作作t = 0+电路如图所示电路如图所示由由kvl和和kcl得得：4)0(4)0(28cii1)0()0(cii解得解得：a34)0(,a31)0(iic144)0(4)0(cliuv341443142 +_8vt =0+4 i4 ic_uc_ulil4 st = 0+时等效电路时等效电路ic(0+)i(0+)1aul(0+)2 +_8v+4 _4 4v下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一

14、页上一页计算结果：计算结果：换路瞬间，换路瞬间，lciu 、不能跃变，但不能跃变，但可以跃变。可以跃变。lcui 、电量电量a/lia/civ/cuv/lu 0t 0t41103143402 +_8vt =0+4 i4 ic_uc_ulil4 s下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页一阶电路：用一阶微分方程来描述的电路。一阶电路：用一阶微分方程来描述的电路。 （或含一个独立的（或含一个独立的l或或c的电路）的电路）rc电路电路rl电路电路零输入响应：电路无外加输入，由电路中动态元件零输入响应：电路无外加输入，由电路中动态元件 的初始储能引起的响应。的初始储能引起的响应。零状

15、态响应：电路的初始储能为零，仅由外加激励零状态响应：电路的初始储能为零，仅由外加激励 所产生的响应。所产生的响应。全响应：非零初始状态的电路在外加激励下所产生全响应：非零初始状态的电路在外加激励下所产生 的响应。的响应。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页rc电路的全响应电路的全响应uuturcccdd一阶线性常系数一阶线性常系数非齐次微分方程非齐次微分方程uuucr方程的解方程的解= 非齐次方程的特解非齐次方程的特解+对应齐次方程的通解对应齐次方程的通解cccuutu )(即uc的变化规律的变化规律(1) 列电路方程列电路方程(2) 解方程解方程求特解求特解cutucc

16、dduc (0 ) = u0 ru+_c+_is(t=0)+_urucuutucc)()(（取电路进入稳态时的解（取电路进入稳态时的解 稳态分量）稳态分量）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 求对应齐次微分方程的通解求对应齐次微分方程的通解cu 0ddccuturc通解即：通解即： 的解的解ptauce 通解为：11rcp特征根特征方程：特征方程： rcp +1= 0式中式中 = rc（称（称时间常数时间常数）tauuuuccc e微分方程的通解为：微分方程的通解为：代入初始条件代入初始条件: uc (0+) = uc (0 ) = u0 tuuuuc)e(0则：则：a

17、 = u0 u edd0truutucic电流电流 i 为：为：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页tuuuuc)e(01. 当电容初始储能为零，当电容初始储能为零，即为即为零状态响应零状态响应。)e1 (ettuuuuc说明：说明：toucu63.2%u 经过一个经过一个 的时间，的时间，uc 从初始值从初始值上升到稳态值上升到稳态值u的的63.2% 。2. 当电源电压为零，当电源电压为零，即为即为零输入响应零输入响应。tuuce0经过一个经过一个 的时间，的时间，uc 衰减衰减到初始值到初始值u0的的36.8% 。toucu036.8%u0 下一页下一页总目录总目录

18、章目录章目录返回返回上一页上一页3. 时间常数时间常数 (2) 与过渡过程的关系与过渡过程的关系(秒秒)(1) 单位单位svsaavvcavf 具有时间的量纲，而且仅取决于电路的结构和具有时间的量纲，而且仅取决于电路的结构和元件的参数，元件的参数，r、c 确定后，确定后， 为常数，故称为为常数，故称为时间常数。时间常数。 = rctoucu036.8%u0 1 2 3 1 2 1/3ucc)uitouctouoto2/3ucc 暂稳态暂稳态tptp=rc ln3=1.1rc暂稳态的长短取暂稳态的长短取决于决于rc时间常数时间常数下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页暂稳态时

19、间推导：暂稳态时间推导：0)0(cucc)(uucrctccccuuutue)()0()()()e1 (1cctuccc32)(utuuitouctouoto2/3ucc 暂稳态暂稳态tp下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页u+srl21t=0+ ur ilul 代入上式得：代入上式得：0ddllritiltilullddlrru0lruulrp特征方程特征方程 lp + r = 0tlaptaiee代入初始条件代入初始条件 )0 ()0 (ruiillrua 齐次微分方程的通解：齐次微分方程的通解：tlruierl下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一

20、页tlllliiiie)()0()(il)e1 (e)0(tlrtlrrururuilruil )(0)0()0( lliirl u+srlt=0+ ur ilul il(0 ) =0tlrtlluutilueedd)1 (tlrlruriue下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页u+srlt=0+ ur ilul r0tlllliiiie)()0()(iltlrruiruile )(0ruil)(rruiiill00)0()0(rl)e1 (e0tlrtlrrui零输入响应零输入响应零状态响应零状态响应下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例1：解：

21、解：1. 先求先求il变化规律（三要素法）变化规律（三要素法） a2 . 16412)0()0(21rruiillt=012v+r1ls1hu6 r23 4 r3+ iliu 12v+r1u6 r24 il(0 )求开关闭合后的求开关闭合后的il、i 和和 u。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页a2)(32321rrrrruil12v+r1u6 r23 4 r3+ il( )i( )u( ) r16 r23 4 r3r0s6132321rrrrrl0rlaeett668 . 02)22 . 1 (2)0( tt=012v+r1ls1hu6 r23 4 r3+ iliu tlllliiiie)()()(0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. i 和和 u的变化规律的变化规律t=012v+r1ls1hu6 r23 4 r3+