第7章習(xí)題課_一階電路和二階電路的時域分析ppt課件

1、第七章第七章 一階電路和二階電路的時域分析一階電路和二階電路的時域分析1. 換路定那么和電路初始值的計算；換路定那么和電路初始值的計算；2. 一階動態(tài)電路時間常數(shù)的計算；一階動態(tài)電路時間常數(shù)的計算；3. 一階電路的零輸入呼應(yīng)、零形狀呼應(yīng)、全呼應(yīng)的一階電路的零輸入呼應(yīng)、零形狀呼應(yīng)、全呼應(yīng)的概念和物理意義；概念和物理意義；4. 一階動態(tài)電路暫態(tài)呼應(yīng)的三要素計算法；一階動態(tài)電路暫態(tài)呼應(yīng)的三要素計算法； 5. 簡單二階電路呼應(yīng)性質(zhì)的判別；簡單二階電路呼應(yīng)性質(zhì)的判別；6. 復(fù)雜函數(shù)的階躍函數(shù)表達(dá)式。復(fù)雜函數(shù)的階躍函數(shù)表達(dá)式。根本考點根本考點l 用單位階躍函數(shù)表示復(fù)雜的信號用單位階躍函數(shù)表示復(fù)雜的信號例例

2、 1)()()(0ttttf 1t0tf(t)0) 4() 3() 1(2)( ttttf例例 21t1 f(t)0243 初始值的計算初始值的計算t = 0+ 時各電壓和電流的值時各電壓和電流的值求初始值的步驟求初始值的步驟: :1.1.由換路前電路穩(wěn)定形狀求由換路前電路穩(wěn)定形狀求uC(0uC(0) )和和iL(0iL(0) )；2.2.由換路定那么求得由換路定那么求得 uC(0+) uC(0+) 和和 iL(0+) iL(0+) 。3.3.畫畫0+0+等效電路等效電路( (初始值等效電路初始值等效電路) )。4.4.由由0+0+電路求所需各變量的電路求所需各變量的0+0+值。值。b. b.

3、 電容電感用電壓源電流源替代。電容電感用電壓源電流源替代。a. a. 換路后的電路換路后的電路小結(jié)方向堅持不變方向堅持不變替代定理替代定理c.c.鼓勵源用鼓勵源用us(0+)us(0+)與與is(0+)is(0+)的直流電源來替代。的直流電源來替代。解：解：t = 0-電路電路求圖示電路在開封求圖示電路在開封鎖合瞬間各支路電鎖合瞬間各支路電流和電感電壓。流和電感電壓。 1. 由換路前的由換路前的“舊電路舊電路計算計算uC(0-)和和iL(0-) 。C視為開路；視為開路；L視為短路。視為短路。iL(0-) = 12AuC(0-) = 24V iL(0+) iL(0+) uC(0+) uC(0+)

4、R1+ + U0SR2iLiCCL+ + uL+ + uCR33W2W2W48ViR1+ + U0R2iLiCCL+ + uL+ + uCR33W2W2W48Vi可以算出：可以算出：例例2.畫出畫出t = 0+等效電路：等效電路：電感用電流源替代，電電感用電流源替代，電容用電壓源替代。容用電壓源替代。 iC(0+) =48-243 8A 8AuL(0+) =48-212 24V 24VR1+ + U0SR2iLiC12A+ + uL+ + R33W2W2W48V24ViR1+ + U0SR2iLiCCL+ + uL+ + uCR33W2W2W48ViiL(0-) = 12A = iL(0+)u

5、C(0-) = 24V = uC(0+)i(0+) = iL(0+) + iC(0+) = 12 + 8 = 20At = 0+等效電路等效電路全呼應(yīng)全呼應(yīng) = = 零形狀呼應(yīng)零形狀呼應(yīng) + + 零輸入呼應(yīng)零輸入呼應(yīng)S(t=0)USC+RuC (0)=U0+S(t=0)USC+RuC (0)=U0S(t=0)USC+RuC (0)= 00(1)0ttCSuUeU et+零輸入呼應(yīng)零輸入呼應(yīng): :與鼓勵成正比與鼓勵成正比零形狀呼應(yīng)：零形狀呼應(yīng)：與鼓勵大小無關(guān)與鼓勵大小無關(guān) 用用“三要素法分析一階動態(tài)三要素法分析一階動態(tài) 電路的暫態(tài)過程電路的暫態(tài)過程直流鼓勵作用下：直流鼓勵作用下：( )()(0

6、)()tf tfffe+ +t = 電路電路t = 0+電電路路)(f)0 (+f(1) 求初始值、穩(wěn)態(tài)值、時間常數(shù)；求初始值、穩(wěn)態(tài)值、時間常數(shù)；(3) 畫出暫態(tài)過程中電壓、電流隨時間變化的曲線。畫出暫態(tài)過程中電壓、電流隨時間變化的曲線。(2) 將求得的三要素結(jié)果代入暫態(tài)過程通用表達(dá)式；將求得的三要素結(jié)果代入暫態(tài)過程通用表達(dá)式；tf(t)O)0(+ +ft)(tfO)( f)0 (+f0)0()a( + +f0)0()b( + +f0)()c ( ft)(tfOt)(tfO)( f0)()d( ft)(tfO)0(+f)( f0.368U23Cu 1U00eeCttRCuUU321 t0uc穩(wěn)

7、態(tài)分量穩(wěn)態(tài)分量Cu+UCu 63.2%UtCuo)0()() e1e1( ttRCtUUuC U0.632U1 2 3 321 CutCuO試求試求t0時的時的i(t)。 換路后，換路后，C 經(jīng)過經(jīng)過(R1/R2)放電，放電，Req= R1/R2 = 2W。 所以所以 t = ReqC = 2 suC (0-) =2+4+4104 4 V 4 V根據(jù)換路定那么：根據(jù)換路定那么： uC (0-) = uC (0+) = 4 VR2+ + uC4W4WC1Fit0SR1uC = uC(0+) e t 4 0.5 4 0.5 V Vi = -R1uC 0.5 0.5 A A解：解：(t0)2WSR2

8、+ + (t=0)+ + uC4WR14WC1F12R10Vi例例換路前：換路前：iL(0-)= -IS= -2ASUs+ + (t=0)iLRLiIsab10V4H2W2A?Req = 2W求求iL的三要素：的三要素： iL(0+) = iL(0-) = -2AiL() 10 / 22 10 / 22 3 A 3 A L / Rq L / Rq 4 / 2 2 s 4 / 2 2 sf(t) = f() + f(0+)- f() e tiL(t) = 3+(-2-3)e即：即：iL(t) = 3-5e-0.5t Ai(t)= IS + iL(t) 5 5 0.5 5 5 0.5 A A例例試

9、求：試求：i(t)和和iL(t) 。 t2求求uL。SiL+ + 2AuL4W2W4W12- -+ +8Vi1+ + 2i10.1H解：解：iL(0-)= - 4A = iL(0+)SiL+ + 2AuL4W4W2i1+ + 2i10.1HRequiReq=10W10Wui (4+4)i1+ 2i1i1例例 ReqL 0.01s 0.01s100.1iL() = 1.2A代入三要素公式代入三要素公式f(t) = f()+ f(0+)-f() teiL =1.2-5.2e-100t A得得 uL = 52e-100t VuL=LdtdiL再由再由求出求出uL。續(xù)續(xù)iL =1.2-5.2e-100

10、t ASiL+ + 2AuL4W2W4W12- -+ +8Vi1+ + 2i10.1H電路原處于穩(wěn)態(tài)，電路原處于穩(wěn)態(tài)，t=0 時開關(guān)時開關(guān)S閉合，求換路閉合，求換路后的電流后的電流i(t) 。iU=10V+ + R1=2WSL=1HR2=5WC=0.25FiL(0-) = 0，uC(0-) = 10V，換路后變?yōu)閮蓚€獨立的單回路換路后變?yōu)閮蓚€獨立的單回路iL(0-)+ + uC(0-)iU=10V+ + R1=2WSL=1HR2=5WC=0.25F+ + uCiLiC解：解：電容電路的三要素為電容電路的三要素為 ：iC(0+) = uC(0+)R1 = 5A1 R1C 0.5s ,1 R1C

11、0.5s ,iC() = 0電感電路的三要素為電感電路的三要素為 ：iL(0+) = iL(0-) = 02 L2 LR2 R2 0.2s ,0.2s ,iL() = UR2 = 105 = 2Ai(t) = iL(t) + iC(t) 求出求出iC(t)、iL(t) 后后 (t0)例例P195 習(xí)題習(xí)題7-18，試求，試求 t0 時的時的 u(t)。iL(0-) = 6A。uC (0-) = 10V，解：解：換路后變?yōu)閮蓚€獨立的單回路：換路后變?yōu)閮蓚€獨立的單回路：電容電路的三要素為電容電路的三要素為 ：1 R1C 1/21 R1C 1/20.5 1/3s 0.5 1/3s uC () = 2

12、V uC (t) = 2(1-e-3t ) VS+ + u(t)2W6W0.5F+ + 3V1W9A1H3W+ + uCiL電感電路的三要素為電感電路的三要素為 ： iL(0+) = iL(0-) = 6A2 L2 LR2 1/(6+3) 1/9 sR2 1/(6+3) 1/9 siL() = 3A續(xù)續(xù)S+ + u(t)2W6W0.5F+ + 3V1W9A1H3W+ + uCiL+ + uLuL = -27e-9t VuL=LdtdiL再由再由求出：求出： iL = 3 + 3e-9t A u(t) = uC (t) - uL(t) = 2(1-e-3t ) - 27e-9t V t=0時時S

13、1從位置從位置1撥向位置撥向位置2，經(jīng)，經(jīng)0.12s后后S2翻開，求翻開，求uC(t)并繪波形圖。并繪波形圖。U1+ + R210mF10mFS250VR1=20kWCS121U2 + +30kW10V+ + uC解：解：先求初始值先求初始值 uC(0-) = -10V再分時段用三要素法求解。再分時段用三要素法求解。(1) 0t0.12sU1+ + R210mF10mFS250VR1=20kWCS1230kW+ + uCuC(0+) = uC(0-) = -10VuC() = 30+2030+2030305030V30V1 (20/30)1 (20/30)1031031010106106 0.

14、12s 0.12suC(t) = 30-40e-8.33t V(0t0.12s)例例(2) t0.12sU1+ + R210mF10mFS250VR1=20kWCS1230kW+ + uCuC(0.12-) = 30-40e-8.330.12 = 15.28VuC(t) = 30-40e-8.33t V (0t0.12s)uC(0.12+) = uC(0.12-) = 15.28V2 R2 C 302 R2 C 301031031010106 0.3s,106 0.3s,uC() = 0uC(t) = 15.28e-3.33(t-0.12) Vt0.12s00.10.20.30.4 0.5t /suC(t) / V101010200.12s15.28P199 題題7-35，試求，試求 t0 時的時的i。解：先求單位階躍呼應(yīng)解：先求單位階躍呼應(yīng)Req=5W 0.1/5 (s) 0.1/5 (s)，i( i()1/10 (A)1/10