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电工电子技术 电路分析第2章电路的暂态分析
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第2章电路的暂态分析
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电路的暂态课题.doc 23页
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电路的暂态分析
本章主要分析RC和RL一阶线性电路的过渡过程，重点是分析电子技术中广泛应用的RC一阶电路在阶跃电压作用下的过渡过程。了解一阶电路在过渡过程中电压和电流随时间变化的规律，并能确定电路的时间常数、初时值和稳态值三个要素，会用三要素法计算RC、RL一阶电路。
2.1.1过渡过程的概念
自然界一切事物的运动，在特定条件下处于一种稳定状态，一旦条件改变，就要过渡到另一种新的稳定状态。在电阻和电容或电阻和电感构成的电路中，当电源电压或电流恒定或作周期性变化时，电路中的电压和电流也都是恒定的或按周期性变化。电路的这种状态称为稳定状态，简称稳态。然而这种具有储能元件（L或C）的电路在电路接通、断开，或电路的参数、结构、电源等发生改变时，电路不能从原来的稳态立即达到新的稳态，需要经过一定的时间才能达到。这种电路从一个稳态经过一定时间过渡到另一新的稳态的物理过程称为电路的过渡过程。和稳态相对应，电路的过渡状态称为暂态。而研究电路的过渡过程中电压或电流随时间的变化规律，即在0≤ t &∞的时间领域内的v（t）、i（t）称之为暂态分析。
2.1.2过渡过程的产生
电路中的过渡过程是由于电路的接通、断开、短路、电源或电路中的参数突然改变等原因引起的。我们把电路状态的这些改变统称为换路。然而，并不是所有的电路在换路时都产生过渡过程，换路只是产生过渡过程的外在原因，其内因是电路中具有储能元件电容或电感。我们知道储能元件所储存的能量是不能突变的。因为能量的突变意味着无穷大功率的存在，即p =dw/dt =∞，这在实际中是不可能的。
由于换路时电容和电感分别所储存的能量 和不能突变，则电容电压和电感电流iL只能连续变化，而不能突变。由此可见，含有储能元件在换路时产生过渡过程的根本原因是能量不能突变。
需要指出的是，由于电阻不是储能元件，因而纯电阻电路不存在过渡过程。另外，由于电容电流，电感电压，所以电容电流和电感电压是可以突变的（是否突变，由电路的具体结构而定）。
2.1.3暂态分析的意义
过渡过程又称暂态过程，主要是由于过程短暂，但在工程中颇为重要。一方面，在电子技术中常利用RC电路的暂态过程来实现振荡信号的产生、信号波形的变换或产生延时做成电子继电器等。另一方面，电路在暂态过程中也会出现过高的电压或过大的电流的过电压或过电流现象，而过电压或过电流有时会损坏电气设备，造成严重事故。因此，分析电路的暂态过程，目的在于掌握规律以便工作中用其“利”，克其“弊”。
2.2 初始值和稳态值的确定
2.2.1 换路定则及电容电压和电感电流初始值的确定
如前所述，电容电压vC和电感电流iL只能连续变化，而不能突变。今设t = 0 为换路瞬间，而以表示换路前的终了瞬间，表示换路后的初始瞬间。在到的换路瞬间，电容元件的电压和电感元件的电流不能突变。这就是换路定则，如用公式表示，则为
必须指出的是，换路定则只能确定换路瞬间时不能突变的和初始值。而或需根据换路前终了瞬间的电路进行计算。
2.2.2 根据电路确定其它电压和电流的初始值
在换路瞬间电路中其它电压和电流（如iC、vL、vR、iR等）的初始值是可以突变的（是否突变，由电路的具体结构而定）。由换路定则确定了电容电压或电感电流初始值后，电路中其它电压和电流的初始值可按以下原则计算确定：
1.首先作出换路后初始瞬间的电路。
在电路中，电容元件视为恒压源，其电压为。如果，电容元件视为短路。
在电路中，电感元件视为恒流源，其电流为。如果，电感元件视为开路。
2．应用电路的基本定律和基本分析方法，在电路中计算其它各电压和电流的初始值。
下面举例加以说明
例2-1 确定图2-1（a）所示电路在换路后（S闭合）各电流和电压的初始值。
解：（1）作时的电路，如图2-1（b）所示。在时，电路为前一稳态，而直流稳态电路中，电容元件可视为开路，电感元件视为短路。所以由换路定则
图2-1 例2-1的电路
（2）作时电路，如图2-1（c）所示。用基本定律计算其它初始值
上例可见，计算时电压和电流的初始值，需计算时的和，因为它们不能突变，是连续的。而时其它电压和电流与初始值无关，不必去求，只能在的电路中计算。
例2-2 确定图2-2（a）所示电路中各电流和电压的初始值。设开关S闭合前电感元件和电容元件均未储能。
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RLC电路暂态过程
&&大学普物实验,不提供word版或latax源码。
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