03 模块1 电气基础知识3-动态电路分析.pptx

第1页：动态电路分析项目封面

动态电路分析项目封面

交流电路项目1电路基础模块1电气基础知识电工电子技术项目教程项目3动态电路分析

第2页：项目3 动态电路分析任务导览

项目3 动态电路分析任务导览

任务3.2认识RC电路和RL电路的零输入响应任务3.3认识RC电路、RL电路的零状态响应任务3.4一阶电路的全响应及三要数法求解电路任务3.1分析动态电路

第3页：任务3.1 分析动态电路

任务3.1 分析动态电路

任务3.1分析动态电路

• （1）认识电路的过渡过程，掌握电路的换路定则；
• （2）掌握电路初始值的确定方法。

第4页：动态电路任务引入

动态电路任务引入

三个并联支路分别为电阻，电感，电容与灯泡串联组成。

当开关S接通的瞬间，电阻支路中的灯泡立即发亮，而且其发亮程度不再发生变化；电感支路灯泡由暗逐渐变亮，最后亮度达到稳定；电容支路中的灯泡立即发亮但很快变为不亮。

同样电压作用下为什么会出现这么大区别呢？

第5页：换路定则与初始值

换路定则与初始值

电流等于换路前一瞬间的电流，这个规律

称为换路定律。它是分析电路过渡过程的重要依据。设：t=0—表示换路瞬间(定为计时起点)t=0-—表示换路前的终了瞬间t=0+—表示换路后的初始瞬间（初始值）

第6页：电容元件

电容元件：电容元件图示页，展示电容元件在换路瞬间两端电压保持不变的特性。

电容元件

本页源文件提取到的文字较少，内容以课件原图为准，建议对照原图补充要点说明。

第7页：电感元件

电感元件：电感元件图示页，展示电感元件在换路瞬间电流保持不变的特性。

电感元件

本页源文件提取到的文字较少，内容以课件原图为准，建议对照原图补充要点说明。

第8页：任务3.1 实施页

任务3.1 实施页：任务3.1实施页，源文件仅提取到任务实施标记与图示，建议对照原课件图补充文字说明。

本页源文件提取到的文字较少，内容以课件原图为准，建议对照原图补充要点说明。

第9页：任务3.2 认识RC与RL电路的零输入响应

任务3.2 认识RC与RL电路的零输入响应

（1）熟悉RC电路和RL电路零输入响应的动态过程；

第10页：零输入响应任务引入

零输入响应任务引入

在如图1所示电路中，开关J闭合，达到稳定状态后灯X灭。

问：断开开关的瞬间灯和电压表的示数会怎样变化呢？

同样，在如图2所示电路中，将开关拨向左边灯X亮，稳定后开关拨向右边，灯X和电流有表示数怎样变化？

图1图2

第11页：RC电路的零输入响应

RC电路的零输入响应

一、RC电路的零输入响应 t=0时，开关由“1”拨到“2”，将RC电路短接，电容C对电阻R放电，到达稳态后t<0时是原始稳态，即电容充电完毕，电容上的电压uRiSt=0uCU0R+-12

第12页：RC电路微分方程求解

RC电路微分方程求解

代入上式得一阶线性常系数齐次微分方程

• (1)列KVL方程1.电容电压uC的变化规律(t0)
• (2)解方程：特征方程齐次微分方程的通解：

第13页：电容电压的指数衰减

电容电压的指数衰减

电容电压uC从初始值按指数规律衰减，衰减的快慢由RC决定。

第14页：放电电流与电阻电压

放电电流与电阻电压

2.电流及电阻电压的变化规律电阻电压放电电流电容电压3.、、变化曲线Ru

第15页：时间常数τ

时间常数τ

4.时间常数

• (2)物理意义令:单位:S
• (1)量纲当时时间常数决定电路暂态过程变化的快慢等于电压uC衰减到初始值U0的36.8%所需的时间。

第16页：时间常数的物理意义

时间常数的物理意义

0.368U0越大，曲线变化越慢，达到稳态所需要的时间越长。

时间常数的物理意义U0t0uc

第17页：暂态过程的工程判定

暂态过程的工程判定

当t=5时，过渡过程基本结束，uC达到稳态值。

第18页：RL电路的零输入响应

RL电路的零输入响应

二、RL电路的零输入响应代入上式得一阶线性常系数齐次微分方程

第19页：RL电路的时间常数与曲线

RL电路的时间常数与曲线

根据数学解的形成带入，有根据换路定则：定积分常数求得为得定义(τ与R成反比)为时间常数得变化曲线于是

第20页：零输入响应任务实施

零输入响应任务实施

电路的零输入响应属于能量释放的过程，对于RC电路来说电容两边电压逐渐降低；对于RL电路来说通过电感的电流逐渐减小。

第21页：任务3.3 认识RC与RL电路的零状态响应

任务3.3 认识RC与RL电路的零状态响应

（1）理解RC、RL电路的零状态响应过程；

第22页：零状态响应的定义

零状态响应的定义

态情况下，外加激励在电路中产生的响应

称为零状态响应。

第23页：RC电路的零状态响应

RC电路的零状态响应

一、RC电路的零状态响应 实质：RC电路的充电过程分析：在t=0时，合上开关S，此时,电路实为输入一个阶跃电压u，如图。

与恒定电压不同，其电压u表达式UStu阶跃电压O

第24页：RC充电电压变化规律

RC充电电压变化规律

1.uC的变化规律

• (1)列KVL方程
• (2)解出电容电压uC的变化规律

第25页：暂态分量与稳态分量

暂态分量与稳态分量

暂态分量稳态分量电路达到稳定状态时的电压-US+US仅存在于暂态过程中63.2%US-36.8%USto

第26页：充电电流与时间常数

充电电流与时间常数

3.、变化曲线t当t=时表示电容电压uC从初始值上升到稳态值的63.2%时所需的时间。

2.电流iC的变化规律4.时间常数的物理意义为什么在t=0时电流最大？

US

第27页：RL电路的零状态响应

RL电路的零状态响应

二、RL电感的零状态响应

• (1)列KVL方程
• (2)解出电感电流iL的变化规律

第28页：零状态响应任务实施

零状态响应任务实施

电路的零状态响应属于能量存储的过程。

对于RC电路来说电容两边电压逐渐增大；对于RL电路来说通过电感的电流亦为逐渐增大。

第29页：任务3.4 一阶电路全响应与三要素法

任务3.4 一阶电路全响应与三要素法

任务3.4一阶电路的全响应及三要数法求解电路

• （1）了解一阶电路的全响应过程；
• （2）掌握一阶电路全响应的分析过程；
• （3）能够运用三要素法求解电路。

第30页：全响应的定义

全响应的定义

的储能元件的初始储能共同引起的响应，

称为全响应。

第31页：全响应等于零输入加零状态

全响应等于零输入加零状态

根据叠加定理全响应=零输入响应+零状态响应一、RC串联电路的全响应

第32页：稳态分量与暂态分量

稳态分量与暂态分量

稳态分量零输入响应零状态响应暂态分量结论2：全响应=稳态分量+暂态分量全响应结论1：全响应=零输入响应+零状态响应稳态值初始值

第33页：全响应变化曲线

全响应变化曲线

US0.632US越大，曲线变化越慢，达到稳态时间越长。

结论：当t=5时,暂态基本结束,uC达到稳态值。

0.998Ut000.632U0.865U0.950U0.982U0.993UtO

第34页：全响应电流的变化

全响应电流的变化：全响应电流讲解页，给出电路电流随时间变化的规律与对应曲线。

i的变化规律

本页源文件提取到的文字较少，内容以课件原图为准，建议对照原图补充要点说明。

第35页：三要素法

三要素法

件的线性电路,且由一阶微分方程描述，

称为一阶线性电路。通过求解一阶电路全响应，观察结论发现：初始值、稳态值和时间常数，是分析一阶电路的三个要素。根据这三个要素确定一阶电路全响应的办法就称为三要素法。

第36页：三要素法通用表达式

三要素法通用表达式

：代表一阶电路中任一电压、电流函数式中初始值--（三要素）稳态值--时间常数--在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方程解的通用表达式：一阶电路都可以应用三要素法求解，在求得、和的基础上,可直接写出电路的响应(电压或电流)。

第37页：三要素法求解步骤

三要素法求解步骤

三要素法求解暂态过程的要点终点起点

• (1)求初始值、稳态值、时间常数；
• (3)画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。
• (2)将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式；tf(t)O

第38页：全响应任务实施

全响应任务实施

电路的全响应既可用零输入响应和零状态响应之和来表示，也可用稳态响应和暂态响应之和来表示。

前一种方法中两个分量分别与输入和初始值有明显的因果关系，便于分析计算；后一种方法则能较明显的反映电路的工作状态，便于描述电路过渡过程的特点。