单位阶跃函数和单位冲激函数

    分析动态电路中的电参量如电流、电压时,必须将其表示成一个随时间变化的函数。

    实际上,在某个时刻,将开关闭合或断开,就可表示成一个函数。

1、Unit-step Function 单位阶跃函数


    t = t 0 时刻,将直流电压源
    U 0 与电路接通,可表示成:

    定义一个名为“单位阶跃函数”:

    函数在
    t = 0 时,发生了跃变。但为了问题的方便,认定:

        ε
        ( t = 0- ) = 0

        ε ( t = 0+ ) = 1

    显而易见:

    只要令
    t’
    t - t
    0 即可。

    上述直流的开关例子可表示为:

        u( t )= u0 ε ( t - t0 )

    一个幅度为 I0 的矩形脉冲,可以用单位阶跃函数表示成:

2、Unit-impulse Function 单位冲激函数

    单位冲击函数是另一个奇异函数,用
    δ (
    t) 表示,其定义为:

    由定义可见,
    δ(
    t)只存在于
    t = 0 时刻,故有:

    δ(
    t)的性质有:

    δ(
    t) 与
    ε(
    t) 的关系证明如下:
    例如:如果在 t = 0 时刻,将恒压源 U
    0 加到一个事先没有电荷的 C 上,则有:

    得结论:

    • 充电前后,电容电压发生跃变 0→U0;

    • 流过电容的电流为冲激电流 CU0δ(t);

    • 电容极板上的电荷量的跃变是有限的,为冲激电流的强度 CU0。
    又例如,如果在 t = 0 时刻,将恒流源 I
    0 加到一个事先没有电流的电感 L 上,则有:

    得结论:

    • 给电感接上恒流源前后,迫使电感电流发生跃变 0→I0;

    • 电感两端产生的感应电动势为冲激电压 LI0δ(t);

    • 电感中的磁匝链数的跃变是有限的,为冲激电压的强度 LI0。

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    分析动态电路中的电参量如电流、电压时,必须将其表示成一个随时间变化的函数。

    实际上,在某个时刻,将开关闭合或断开,就可表示成一个函数。

1、Unit-step Function 单位阶跃函数


    t = t 0 时刻,将直流电压源
    U 0 与电路接通,可表示成:

    定义一个名为“单位阶跃函数”:

    函数在
    t = 0 时,发生了跃变。但为了问题的方便,认定:

        ε
        ( t = 0- ) = 0

        ε ( t = 0+ ) = 1

    显而易见:

    只要令
    t’
    t - t
    0 即可。

    上述直流的开关例子可表示为:

        u( t )= u0 ε ( t - t0 )

    一个幅度为 I0 的矩形脉冲,可以用单位阶跃函数表示成:

2、Unit-impulse Function 单位冲激函数

    单位冲击函数是另一个奇异函数,用
    δ (
    t) 表示,其定义为:

    由定义可见,
    δ(
    t)只存在于
    t = 0 时刻,故有:

    δ(
    t)的性质有:

    δ(
    t) 与
    ε(
    t) 的关系证明如下:
    例如:如果在 t = 0 时刻,将恒压源 U
    0 加到一个事先没有电荷的 C 上,则有:

    得结论:

    • 充电前后,电容电压发生跃变 0→U0;

    • 流过电容的电流为冲激电流 CU0δ(t);

    • 电容极板上的电荷量的跃变是有限的,为冲激电流的强度 CU0。
    又例如,如果在 t = 0 时刻,将恒流源 I
    0 加到一个事先没有电流的电感 L 上,则有:

    得结论:

    • 给电感接上恒流源前后,迫使电感电流发生跃变 0→I0;

    • 电感两端产生的感应电动势为冲激电压 LI0δ(t);

    • 电感中的磁匝链数的跃变是有限的,为冲激电压的强度 LI0。
单位阶跃函数和单位冲激函数

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