知识点 换路定则及初始值的确定教学文稿

电工电子技术主讲：张强项目一：

电路分析基本定律与分析方法换路定则及初始值的确定01020403明确任务归纳总结知识准备知识深化

电容在直流稳态电路中相当于开路，电感在直流稳态电路中相当于一条导线，这时的电路处于稳定状态。如果电路的结构、元件参数或电源发生了变化，电路中的电压与电流也会发生相应的变化，但最后又将趋于另一个稳定状态。

包含电容或电感元件的电路，从一个稳定状态到另一个稳定状态需要经历一段时间，这一个阶段称之为过渡过程。在这个过渡过程中，电路中电流、电压均在不断的变化当中，因此过渡过程也称为动态过程，这种电路也常常被称为动态电路。一、明确任务

凡是伴随着能量变化的过程都不能突然完成。例如，车辆启动（动能增加）、物体降温（热能减小）等都要一定的时间，也就是说能量只能发生连续的变化，而不能突变。因为磁场、电场能量不能发生突变，流过电感的电流不能突变，电容两端的电压不能突变，这也是我们分析过渡过程的重要原则。本节将对引起过渡过程的电路变化进行初步的分析。

一、明确任务4.1.1换路定律二、知识准备换路：引起过渡过程的电路变化称为换路，如电路的接通、断开、元件参数的变化、电路联接方式的改变以及电源的变化等。如图4-1，开关S从1换至2位置即电路发生换路。换路后的一瞬间流过电感的电流和电容两端的电压都应保持换路前瞬间的值，不能发生突变，电路换路后，就以此值作为初始值，进行连续变化，直至达到新的稳定值。这就是换路定律。

我们一般认为，换路是在瞬间完成的，并把换路的瞬间作为计算时间的起始点，记为

，而把换路前的瞬间记为

，换路后的瞬间记为

。这样我们就可以用公式来表示换路定律，即二、知识准备4.1.2初始值的计算

初始值是指电路在换路后的最初瞬间各部分的电流

、电压

。电路在过渡过程中各部分的电压和电流就是从这些初始值开始变化的，因此，我们要分析过渡过程，就得先确定初始值。

三、知识深化确定初始值方法：1）确定换路前电路中电容两端的电压

和电感上的电流

；2）由换路定律求出电容两端的电压初始值

和电感上的电流初始值

；3）再画出电路在换路后瞬间

的等效电路；4）然后根据

和

，并结合欧姆定律和基尔霍夫定律KCL、KVL进一步求出其它参量的初始值。三、知识深化在画等效电路时应该指出，如果动态元件在换路前未储能，则在换路后瞬间

和

均为零，即电容相当于短路，电感相当于开路；如果动态元件在换路前已经储能，则在换路后瞬间

和

保持其在换路前的数值不变，即在

的瞬间，电容相当于一个端电压等于

的电压源，电感相当于一个电流为

的电流源。三、知识深化例4.1.1如图4-3（a）所示电路，已知

，电路原来处于稳定状态，在

时开关S闭合，求初始值

、

和R2两端电压

。三、知识深化图4-3例4.1.1图解：由于在换路前电路处于稳定状态，因此电感L短路，电容C开路。所以换路前瞬间

时有由换路定律可得因此，换路后瞬间

的电路可画成4-3（b）所示。求解电路可得三、知识深化1．包含电容或电感元件的电路，从一个稳定状态到另一个稳定状态需要经历一段时间，这一个阶段称之为过渡过程。引起过渡过程的电路变化称为换路，如电路的接通、断开、元件参数的变化、电路联接方式的改变以及电源的变化等。2.换路后的一瞬间流过电感的电流和电容两端的电压都应保持换路前瞬间的值，不能发生突变，电路换路后，就以此值作为初始值，进行连续变化，直至达到新的稳定值。这就是换路定律。3.初始值是指电路在