中国矿业大学：《电工学（电子技术）》课程电子教案（PPT教学课件）第3章 电路的暂态分析

第3章电路的暂态分析3.1电阻元件、电感元件、电容元件3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.5微分电路和积分电路3.6RL电路的响应返回退出页章录货

章目录 上一页 下一页 返回 退出 3.2 储能元件和换路定则 3.3 RC电路的响应 3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法 3.6 RL电路的响应 3.5 微分电路和积分电路 3.1 电阻元件、电感元件、电容元件 第3章 电路的暂态分析

第3章电路的暂态分析本章要求：1.了解电阻元件、电感元件与电容元件的特征2.理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义：3.掌握换路定则及初始值的求法：4.掌握一阶线性电路分析的三要素法A返回退出头员1

章目录 上一页 下一页 返回 退出 1. 了解电阻元件、电感元件与电容元件的特征; 2. 理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响 应、全响应的概念，以及时间常数的物理意义; 3. 掌握换路定则及初始值的求法; 4. 掌握一阶线性电路分析的三要素法。 第3章 电路的暂态分析 本章要求 ：

第3章电路的暂态分析稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。研究暂态过程的实际意义1.利用电路暂态过程产生特定波形的电信号如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。2.控制、预防可能产生的危害暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏。返回退出章目录页员

章目录 上一页 下一页 返回 退出 稳定状态： 在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。 暂态过程： 电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。 第3章 电路的暂态分析 1. 利用电路暂态过程产生特定波形的电信号 如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。 研究暂态过程的实际意义 2. 控制、预防可能产生的危害 暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使 电气设备或元件损坏

3.1电阻元件、电感元件与电容元件3.1.1电阻元件+线性电阻描述消耗电能的性质Ru根据欧姆定律：u=iR电阻元件即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的电性能有关，表达式为：R=PSW='uidt='Ri'dt≥0电阻的能量表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发返回退出章目录一贝

章目录 上一页 下一页 返回 退出 3.1.1 电阻元件 描述消耗电能的性质 根据欧姆定律: u = iR 即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系 线性电阻 S l R =  金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的电性 能有关，表达式为： 表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。 d d 0 0 0 = =    W ui t Ri t t 2 t 电阻的能量 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 电阻元件 R i u + _

电感元件3.1.2描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质1.物理意义电感元件电流通过一匝线圈产生一Φ（磁通）电流通过N匝线圈产生一→y=NΦ（磁链）电感： L=业_N@(H)线性电感：L为常数：非线性电感：L不为常数didy2.自感电动势：edtdt返回退出章目录员员

章目录 上一页 下一页 返回 退出 描述线圈通有电流时产生 磁场、储存磁场能量的性质。 1. 物理意义 i NΦ i ψ 电感: L = = ( H) 线性电感: L为常数; 非线性电感: L不为常数 3.1.2 电感元件 电流通过N匝线圈产生 ψ = NΦ (磁链) 电流通过一匝线圈产生 Φ (磁通) 2. 自感电动势： t i L t ψ eL d d d d = − = − 电感元件 u i  + - i u + L − L e + − i u + L − L e + −

3.电感元件储能di根据基尔霍夫定律可得：u=-e,=dt将上式两边同乘上i，并积分，则得：uidt=['Lidi- Li?J02磁场能Li2即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能：当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。返回退出员1

章目录 上一页 下一页 返回 退出 3. 电感元件储能 2 2 1 W = Li t i u eL L d d 根据基尔霍夫定律可得： = − = 将上式两边同乘上 i ，并积分，则得： 2 0 0 2 1 ui dt Li di Li t i = =   即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电 流增大时, 磁场能增大, 电感元件从电源取用电能； 当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还 能量。 磁场能

电容元件3.1.3i描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质FCu中建立起电场，并储存电场能量的性质.C=(F)电容：电容元件u当电压u变化时，在电路中产生电流：dui=Cdt电容元件储能将上式两边同乘上u，并积分，则得：I'uidt - I"Cudu-ICu?2返回退出章目录一页一页N

章目录 上一页 下一页 返回 退出 3.1.3 电容元件 描述电容两端加电源后，其两个极板 上分别聚集起等量异号的电荷，在介质 中建立起电场，并储存电场能量的性质。 电容： u q C = (F ) t u i C d d = 当电压u变化时，在电路中产生电流: 电容元件储能 将上式两边同乘上 u，并积分，则得： 2 0 0 2 1 ui dt Cudu Cu t u = =   u i C + _ 电容元件 u i C + _ 电容元件

电容元件储能电场能1CuW:一F2即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能：当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。本节所讲的均为线性元件，即R、L、C都是常数返回退出页自1

章目录 上一页 下一页 返回 退出 即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电 压增大时, 电场能增大, 电容元件从电源取用电能； 当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还 能量。 2 2 1 W = Cu 电场能 电容元件储能 本节所讲的均为线性元件，即R、L、C都是常数

3.2储能元件和换路定则1.电路中产生暂态过程的原因iRS例：十U2R2R3C(a)图(a):合S前: i= 0 Ri = UR2 = Ur3 = 0合S后：电流i随电压u比例变化。所以电阻电路不存在暂态过程（R耗能元件）返回退出章目录一页-T一页

章目录 上一页 下一页 返回 退出 3.2 储能元件和换路定则 1. 电路中产生暂态过程的原因 合S后：电流 i 随电压 u 比例变化。 所以电阻电路不存在暂态过程 (R耗能元件)。 图(a)： 合S前： 0 0 i = uR1 = uR2 = uR3 = 例： (a) S + - U R2 R3 u2 + - R1 i (a) S + - U R2 R3 u2 + - R1 i t I O

3.2储能元件和换路定则R暂态uc聘(b)图(b)稳态合S前：ic=0，uc=0合S后：u由零逐渐增加到U所以电容电路存在暂态过程（C储能元件）返回退出章目员

章目录 上一页 下一页 返回 退出 3.2 储能元件和换路定则 图(b) 合S后： 由零逐渐增加到U uC 所以电容电路存在暂态过程(C储能元件) = 0 , C 合S前: i uC = 0 U 暂态 稳态 O t C u uC + – iC C (b) U + – S R uC + – iC C (b) U + – S R