《電工技術(shù)》課件-零狀態(tài)響應(yīng)

零輸入響應(yīng)課程導(dǎo)入零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)一階動態(tài)電路課程導(dǎo)入零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)RL串聯(lián)電路電阻器電感器過程中的電流變化電器的啟動速度和能耗影響電路的瞬態(tài)行為電器的啟動速度和能耗零狀態(tài)響應(yīng)的概念零狀態(tài)響應(yīng)電器的啟動速度和能耗電路儲能元件初始儲能為零，電路換路后在激勵(lì)信號作用下產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)電路在換路前電容元件的原始能量為零R＋SiCuC－t=0＋－USCRC串聯(lián)電路t=0時(shí)開關(guān)S閉合之后電容上電壓電流的變化稱為RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)電容充電過程直至電容兩端電壓與電壓源電壓Us相等，充電結(jié)束，電路中的電流也隨之趨于零，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)。RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)一樣，都是按指數(shù)規(guī)律變化，顯然這個(gè)暫態(tài)過程是電容元件的充電過程：可見在RC充電電路中，電容元件上的電壓與電流方向關(guān)聯(lián)，元件向電路吸取電能建立電場。tiCuCiCuCUSiC(0+)00.632USτ充電電流iC按指數(shù)規(guī)律衰減電容電壓uC按指數(shù)規(guī)律增加RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)定量分析零狀態(tài)響應(yīng)R＋SiCuC－t≥0＋－USC當(dāng)t=0-時(shí)，開關(guān)S斷開，且電容無儲能,即uC(0+)=uC(0-)=0設(shè)在t＝0時(shí)刻開關(guān)S閉合，在t≥0＋時(shí)，由KVL可得由RC零狀態(tài)響應(yīng)電路圖可得過渡過程結(jié)束時(shí)電容的極間電壓(即換路后的新穩(wěn)態(tài)值)RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)定量分析零狀態(tài)響應(yīng)R＋SiCuC－t≥0＋－USC代入上式，得微分方程則電容電壓的零狀態(tài)響應(yīng)為將關(guān)系和

RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)定量分析零狀態(tài)響應(yīng)電容電壓的零狀態(tài)響應(yīng)：

穩(wěn)態(tài)分量暫態(tài)分量RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)定量分析零狀態(tài)響應(yīng)根據(jù)KVL電壓方程求解，可得電阻兩端電壓為R＋SiCuC－t≥0＋－USC

那么通過電容電流的零狀態(tài)響應(yīng)可表示為

RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)定量分析零狀態(tài)響應(yīng)在整個(gè)過渡過程中，電源提供的能量一部分被電阻消耗掉，一部分儲存在電容中，且WC=WR

USRC充電效率為50%RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)如圖所示，電路在換路前電感元件上的原始能量為零，t=0時(shí)開關(guān)S閉合。之后電感上電壓、電流的變化稱為RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)R＋SiLuL－t=0＋－USL＋uR－開關(guān)S閉合前電感無儲能,即iL(0+)=iL(0-)=0設(shè)在t＝0時(shí)刻開關(guān)S閉合在t≥0＋時(shí)，由KVL可得:

將關(guān)系

和

代入上式，得微分方程

RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)解方程，并考慮初始條件iL（0+）=0，即可得

穩(wěn)態(tài)分量暫態(tài)分量解出iL，便可進(jìn)一步可以求得電感電壓的零狀態(tài)響應(yīng)表達(dá)式

RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)iL、uL隨時(shí)間變化的圖象iLUS/R0ttuLUS0RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)可見，在RL零狀態(tài)響應(yīng)電路中，電感元件是建立磁場的過程，因此其電壓、電流方向關(guān)聯(lián)。tiCuCiLuLUSUS/R00.368USτuR0.632US/R一階動態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)tiCuCiLuCUSiC(0+)0τ0.632USR＋SiCuC－t=0＋－USC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)也是隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化的。其中電容電流和電感電壓均隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減，因?yàn)樗鼈冎淮嬖谟谶^渡過程中；而電容電壓和電感電流則按指數(shù)規(guī)律增長，這實(shí)質(zhì)上反映了動態(tài)元件建立磁場或電場時(shí)吸收電能的物理過程。一階動態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)取決于電路的獨(dú)立源和電路本身特性，也是通過時(shí)間常數(shù)τ來體現(xiàn)其特性的。RL一階電路的時(shí)間常數(shù)τ=L/RRC一階電路的時(shí)間常數(shù)τ=RC一階動