《電工技術(shù)》課件-零狀態(tài)響應

零輸入響應課程導入零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應一階動態(tài)電路課程導入零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應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)響應的概念零狀態(tài)響應電器的啟動速度和能耗電路儲能元件初始儲能為零，電路換路后在激勵信號作用下產(chǎn)生的響應稱為零狀態(tài)響應。RL電路的零狀態(tài)響應RC電路的零狀態(tài)響應RC電路的零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應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，電路達到穩(wěn)態(tài)。RC電路的零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應RC電路的零狀態(tài)響應和零輸入響應一樣，都是按指數(shù)規(guī)律變化，顯然這個暫態(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)響應定量分析零狀態(tài)響應R＋SiCuC－t≥0＋－USC當t=0-時，開關(guān)S斷開，且電容無儲能,即uC(0+)=uC(0-)=0設在t＝0時刻開關(guān)S閉合，在t≥0＋時，由KVL可得由RC零狀態(tài)響應電路圖可得過渡過程結(jié)束時電容的極間電壓(即換路后的新穩(wěn)態(tài)值)RC電路的零狀態(tài)響應定量分析零狀態(tài)響應R＋SiCuC－t≥0＋－USC代入上式，得微分方程則電容電壓的零狀態(tài)響應為將關(guān)系和

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

穩(wěn)態(tài)分量暫態(tài)分量RC電路的零狀態(tài)響應定量分析零狀態(tài)響應根據(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)響應可表示為

RC電路的零狀態(tài)響應定量分析零狀態(tài)響應在整個過渡過程中，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)響應零狀態(tài)響應如圖所示，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設在t＝0時刻開關(guān)S閉合在t≥0＋時，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)響應零狀態(tài)響應解方程，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，便可進一步可以求得電感電壓的零狀態(tài)響應表達式

RL電路的零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應iL、uL隨時間變化的圖象iLUS/R0ttuLUS0RL電路的零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應可見，在RL零狀態(tài)響應電路中，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)響應零狀態(tài)響應tiCuCiLuCUSiC(0+)0τ0.632USR＋SiCuC－t=0＋－USC一階電路的零狀態(tài)響應也是隨時間按指數(shù)規(guī)律變化的。其中電容電流和電感電壓均隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減，因為它們只存在于過渡過程中；而電容電壓和電感電流則按指數(shù)規(guī)律增長，這實質(zhì)上反映了動態(tài)元件建立磁場或電場時吸收電能的物理過程。一階動態(tài)電路的零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應零狀態(tài)響應取決于電路的獨立源和電路本身特性，也是通過時間常數(shù)τ來體現(xiàn)其特性的。RL一階電路的時間常數(shù)τ=L/RRC一階電路的時間常數(shù)τ=RC一階動