章—电路的暂态过程页学习教案

1、会计学1章章电路电路(dinl)的暂态过程页的暂态过程页第一页，共28页。第一部分第1页/共28页第二页，共28页。第一(dy)部分 电工基础知识第2页/共28页第三页，共28页。6.1 换路定则(dn z)6.2 RC第3页/共28页第四页，共28页。主要内容：重点内容：难点内容：第4页/共28页第五页，共28页。稳态：在给定(i dn)条件下，电路中的电流、电压处于稳定值。此时的电路状态称为稳定状态，简称稳态。暂态是相对(xingdu)于稳态而言的电路状态。什么是电路的暂态呢第5页/共28页第六页，共28页。暂态实例(shl)1: RC串联电路。暂态：电路从一种稳态状态到另一种稳定状态的过

2、程称为过渡(gud)过程。通常过渡(gud)过程持续的时间是较短的，因此又称为暂态。t稳态， uC=0另一稳态， uC=U0暂态第6页/共28页第七页，共28页。暂态实例(shl)2： RL串联电路。一、稳态与暂态稳态， iL=0另一稳态， iL=I0暂态iLiLiLt第7页/共28页第八页，共28页。暂态的特点(tdin)：1、暂态持续(chx)的时间较短；2、暂态过程中，电路的电流和电压(diny)可能会比稳态时高出几十、几百倍，称为过电压(diny)、过电流。一、稳态与暂态图1.6.1 测量线圈电阻电路图1.6.1所示的测量线圈电阻电路，若先将开关S打开切断电源，因电感L较大，则会烧毁电

3、压表。第8页/共28页第九页，共28页。一、稳态与暂态暂态的应用(yngyng)：电子线路中利用电容充电和放电的过程来实现一些特定功能，如积分电路、微分电路等。在电力系统中，暂态过程的出现常常引起过电压和过电流，若不采取一定的保护措施，就可能损坏电气设备。因此，我们要对电路的暂态过程进行研究，以便掌握其规律。第9页/共28页第十页，共28页。换路的定义(dngy) 改变电路的工作状态称为换路，具体地说，就是(jish)电路中开关的接通与开断状态的改变。换路时间的定义 设t=0为换路瞬间，t=0-为换路前的终了瞬间，t=0+为换路后的初始瞬间，0-和0+在数值上都等于0；t=为换路后的稳态。第1

4、0页/共28页第十一页，共28页。6.1.1 电感(din n)电路的换路定则图1.6.2 RL串联(chunlin)电路S闭合前，即 t=0-时，I=0；S闭合后，即 t=0+时，因电感元件电流不能突变，则换路前终了瞬间的电感电流与换路后初始瞬间的电感电流相等。电感电路的换路定则数学表达式为)0()0(L Lii经过一段时间后（ t=时），电路有 。 REI 第11页/共28页第十二页，共28页。6.1.2 电容电路(dinl)的换路定则S闭合前，即 t=0-时，I=0，则电容两端(lin dun)无电荷，UC=0；S闭合后，即 t=0+时，因电容元件两端电压不能突变，则换路前终了瞬间的电容

5、电压与换路后初始瞬间的电容电压相等。图1.6.3 RC串联电路电容电路的换路定则数学表达式为)0()0(CC uu经过一段时间后（ t=时），电路有 。 EU C第12页/共28页第十三页，共28页。换路定则的应用依据(yj)换路定则来确定t=0+时电路中的电压和电流的值，即暂态的初始值。确定(qudng)初始值的步骤：1、由t =0-时的电路求uC（0-）， iL（0-）；3、根据t =0+瞬时的电路，求其他物理量的初始值。2、根据换路定律求得iL（0+）=iL（0-） u C（0+）=uC（0-）；第13页/共28页第十四页，共28页。【例6.1.1】图1. 6.4所示电路(dinl)开关

6、S开断且处于稳态,试求S闭合后电感、电容的电压和电流的初始值。【解】t=0-时电路中的电容元件可视为开路，电感(din n)元件可视为短路，则：A1426)0(21 RRUiLV212)0()0(2 LCiRu图1.6.4 例6.1.1电路图第14页/共28页第十五页，共28页。【例6.1.1】【解】则在t=0+时，图1.6.4 t=0+ 时例6.1.1电路图A1)0()0(L LiiV2)0()0(CC uu)0( Ci)0( Lu 和 由方程组求得，即)0()0()0(31 CCuiRiRU)0()0(1 RRiiRU)0()0()0()0( RCLiiii第15页/共28页第十六页，共2

7、8页。【例6.1.1】图1.6.4 t=0+ 时例6.1.1电路图2)0(2)0(46 Cii)0()0(46 Rii)0()0(1)0( RCiii即得A74)0( CiA76)0( Ri17612)0( LuV78)0( Lu整理(zhngl)结果为A74)0( CiA76)0( RiV2)0( CuV78)0( Lu第16页/共28页第十七页，共28页。【例6.1.2】分别(fnbi)求图1. 6.5所示电路在t=0-时、 t=0+时及t=时的i、uR、uC。【解】t=0-时： i=0、uR=0、uC=0；图1.6.5 例6.1.2电路图t=0+时： i=6A、uR=12V、 uC=0；

8、t=时： i=0、uR=0、 uC=12V。第17页/共28页第十八页，共28页。【例6.1.3】已知uC(0-)=4V，分别(fnbi)求图1.6.5所示电路在t=0-时、 t=0+时及t=时的i、uR、uC。【解】t=0-时： i=0、uR=0、 uC=4V；图1.6.5 例6.1.2电路图t=0+时： i=4A、uR=8V、 uC=4V；t=时： i=0、uR=0、 uC=12V。第18页/共28页第十九页，共28页。【例6.1.4】分别(fnbi)求图1.6.6所示电路t=0-时、 t=0+时及t=时的i、uR、uL。【解】t=0-时： i=0、uR=0、uL=0；图1.6.5 例6.

9、1.2电路图t=0+时： i=0、uR=0、 uL=12V；t=时： i=6A、uL=0V、 uR=12V。第19页/共28页第二十页，共28页。6.2.1 电阻电容的充电(chng din)过程图1.6.7 RC充电(chng din)电路开关S闭合前（ t = 0- ），电容两端电压为零，即 u C(0-) =0。 t=0时刻S闭合，根据电容的换路定则，有 u C(0+) =uC(0-)=0。此时，电路的充电电流RUi )0(第20页/共28页第二十一页，共28页。 随着电容(dinrng)积累的电荷逐渐增多，其两端的电压也随之升高，充电电流 i不断下降。经过一段时间后，电容(dinrng

10、)两端电压 uC=U，充电电流 i =0，电路处于稳态，充电的暂态过程结束。充电(chng din)的暂态过程：经数学推导，在充电过程中电容两端电压 uC)1(C teUu 充电电流 i teRUi 式中， =RC，称为时间常数。第21页/共28页第二十二页，共28页。电容(dinrng)两端电压 uC)1(C teUu 充电电流 i teRUi 图1.6.8 uC变化(binhu)曲线图1.6.9 充电电流 i 变化曲线第22页/共28页第二十三页，共28页。时间常数(sh jin chn sh)对充电过程的影响)1(C teUu =RCt= 时， uC=0.632U，i=0.368U/Rt

11、=3 时， uC=0.95U，i=0.05U/R工程上，一般认为当时间经过(jnggu)3 时充电暂态过程结束， uC=U。第23页/共28页第二十四页，共28页。6.2.2 电阻(dinz)电容的放电过程图1.6.7 RC放电(fng din)电路开关S闭合前（ t=0- ），电容两端电压U0，即 u C(0-) = U0。 t=0时刻S闭合，根据电容的换路定则，有 u C(0+) =uC(0-)= U0 。此时，电路的放电电流RUi0)0( 第24页/共28页第二十五页，共28页。 随着放电过程的进行，电容上的电荷逐渐减少，其两端的电压(diny)也随之下降，放电电流 i不断下降。经过一段时间t后，电容两端电压(diny) uC=0，充电电流 i =0，电路处于稳态，放电的暂态过程结束。放电(fng din)的暂态过程：经数学推导，在放电过程中电容两端电压 uC teUu 0C放电电流 i teRUi 0式中， =RC，称为时间常数。第25页/共28页第二十六页，共28页。电容(dinrng)两端电压 uC teUu 0C放电电流 i teRUi 0图1.6.11 uC变化(binhu)曲线图1.6.12 放电电流 i 变化曲线第26页/共28页第二十七页，共28页。时间常数(sh