电路分析中零状态响应演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,82 零状态响应,初始状态为零，仅仅由独立电源(称为激励或输入)引起的响应，称为零状态响应。本节只讨论由直流电源引起的零状态响应。,一、,RC,电路的零状态响应,图8-9(a)所示电路中的电容原来未充电，,u,C,(0,-,)=0。,t,=0时开关闭合，,RC,串联电路与直流电压源连接，电压源通过电阻对电容充电。,1,图8-9,u,C,(0,-,)=0,其电压电流的变化规律，可以通过以下计算求得。,2,(a),t,0 的电路,以电容电压为变量，列出图(b)所示电路的微分方程,图8-9,u,C,(0,-,)=0,u,C,(0,+,)=0,其电压电流的变化规律，可以通过以下计算求得。,3,这是一个常系数线性非齐次一阶微分方程。其解答由两部分组成，即,式中的,u,Ch,(,t,)是与式（88）相应的齐次微分方程的通解，其形式与零输入响应相同，即,4,式(89)中的,u,Cp,(,t,)是式(88)所示非齐次微分方程的一个特解。一般来说，它的模式与输入函数相同。对于直流电源激励的电路，它是一个常数，令,将它代入式(88)中求得,因而,5,式中的常数,K,由初始条件确定。在,t,=0,+,时,由此求得,代入式(810)中得到零状态响应为,6,其波形如图(810)所示。,图810,RC,电路的零状态响应曲线,图8-9,7,从上可见，电容电压由零开始以指数规律上升到,U,S,，经过一个时间常数变化到(1-0.368),U,S,=0.632,U,S,，经过(45),时间后电容电压实际上达到,U,S,。,电容电流则从初始值,U,S,/,R,以指数规律衰减到零。零状态响应变化的快慢也取决于时间常数,=,RC,。当时间常数,越大，充电过程就越长。,8,在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。,9,在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。,10,例8-3 电路如图8-11(a)所示，已知电容电压,u,C,(0,-,)=0。,t,=0 打开开关，求,t,0的电容电压,u,C,(,t,),电容电流,i,C,(,t,)以及 电阻电流,i,1,(,t,)。,图8-11,u,C,(0,-,)=0,11,解：在开关断开瞬间，电容电压不能跃变，由此得到,先将连接于电容两端的含源电阻单口网络等效于戴维宁等效电路，得到图(b)所示电路，其中,电路的时间常数为,图8-11,12,当电路达到新的稳定状态时，电容相当开路，由此求得,按照式(811)可以得到,为了求得,i,1,(,t,)，根据图（a）所示电路，用KCL方程得到,13,二、,RL,电路的零状态响应,RL,一阶电路的零状态响应与,RC,一阶电路相似。图8-12所示电路在开关转换前，电感电流为零，即,i,L,(0,-,)=0。当,t,=0时开关由a倒向b，其电感电流和电感电压的计算如下：,图812,RL,电路的零状态响应,14,以电感电流作为变量，对图(b)电路列出电路方程,这是常系数非齐次一阶微分方程，其解为,15,常系数非齐次一阶微分方程的其解为,式中,=,L,/,R,是该电路的时间常数。常数,K,由初始条件确定，即,由此求得,16,最后得到,RL,一阶电路的零状态响应为,其波形曲线如图813所示。,图813,RL,电路零状态响应的波形曲线,17,例84 电路如图8-14(a)所示，已知电感电流,i,L,(0,-,)=0。,t,=0闭合开关，求,t,0的电感电流和电感电压。,图8-14,18,解：开关闭合后的电路如图(b)所示，由于开关闭合瞬间电 感电压有界，电感电流不能跃变，即,将图(b)中连接电感的含源电阻单口网络用诺顿等效电路代替，得到图(c)所示电路。由此电路求得时间常数为,图8-14,19,按照式(814)可以得到,假如还要计算电阻中的电流,i,(,t,)，可以根据图(b)电路，用欧姆定律求得,图8-14,20,在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。,21,名 称,时间,名 称,时间,1,电容器的放电过程,2:05,2,电容器放电的波形,2:07,3,电容器的充电过程,2:50,4,电容器充电的波形,2:41,5,电容器充放电过程,2:48,6,直流电压源对电容器充电,1:51,7,RC,和,RL,电路的响应,3:06,8,RC,分压电路的响应,2:14,9,电路实验分析,2:47,根据教学需要，用鼠标点击名称的方法放映相关录像。,22,郁金香,23,