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一阶电路的零状况照料

2017-03-29 10:19分类:电工考证知识 阅读:

 

在动态元件初始储能为 0 的条件下,电路对初始煽动发作的照料,称为零状况照料。显着,这一照料与输入办法有关。

最简略最根柢的输入办法是直流电压源和恒流源。

1、RC 电路的零状况照料如图,在 t = 0 时刻,开封闭合,问 i 、u R 、 u C 怎样改动?

物理进程剖析:

依据早年常识,uC ( 0+ )=uC ( 0- )=u C ( 0 )=0 。这即是说,在 t=0 时刻,电容恰当于短路,直流电压悉数降落在 R上,那么电流 i (0 + )=U 0 / R 。可是,电流一经活动,必定在电容极板上发作电荷堆积,qCu C > 0。可是,总电压 U0 不变,R 上压降必定减小,然后电流 iuR/R 减小 …… 。毕竟,uC →U0,i →0,充电接连,电路抵达别的一个稳态,此刻,电容恰当于开路。

数学求解:

t > 0

这是一个一阶线性常系数非齐次微分方程。作如下代换后,求解:

定论:uC 随时刻呈指数增加,毕竟趋于 uC。而 uR 则相反, uC + uR = U0 。电流 i(t) 从 U0 / R初步衰减,毕竟趋于0,快慢取决于 τ

分外留神: 在悉数充电进程中,电源供应的能量、电阻耗费的能量、电容贮存的能量有下列联络:

使人惊讶的是:不管 C R 的取值有多大,充电进程中,电源供应的能量中,刚好一半改动成电场能存储于电容中,另一半则被 R 耗费掉了,即充电功率仅有50%。

2、RL 电路的零状况照料如图,在 t = 0 时刻,开封闭合,直流电压源加于电路。问 i 、u R 、 u L 随时刻怎样改动?

物理进程剖析:

依据早年常识,在有限电压条件下,电流不能跃变,i ( 0+ ) = i ( 0- )= i ( 0 ) = 0 。也即:

u R( 0 + ) = R i ( 0 + )= 0

此刻, U 0 悉数降落在 L 上,即:

u L( 0+ ) = U0

换句话说,L 恰当于开路 。

可是,电流一经活动,必定在 R 上发作压降,总电压 U0不变,故 L 上压降必定减小。

毕竟,电流趋于最大值 u 0 / RU 0 悉数降在 R 上,U L → 0 ,此刻,电感恰当于短路。电路抵达别的一个稳态。

数学求解 t > 0 的电路照料:

运用高档数学中求解一阶线性非齐次方程的一种办法,先求得相应齐次方程的通解:

在 0~∞时刻内,L 储藏的磁能:

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