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动态电路在没有外加激励的条件下,仅靠电路中动态元件的初始储能而引起的电路响应,称为“零输入响应”。
1、RC 电路的零输入响应
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图示电路,在 t < 0 ,开关一直打在
U 0 ,在 t = 0 时刻,开关打向电阻 R ,即换路。问在 t > 0 ,
u C 、 u R 、 i 如何变化?
分析:
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t < 0 时,
u C (t) =
U
0 ;
t = 0 时,在换路过程中,极板上没有电荷损失,uC不变,即:
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u C
( 0+ ) = u C ( 0- ) = u C ( 0 )
t > 0 ,即开关打向 R 后,电容 C 通过 R 放电,形成放电电流 i ,并在 R 上产生电压降 uR ,随着 C 上电荷的减少, uC 、uR 、i 都在不断减小,直至为 0 。
只要求得 u C ,其它参量可通过下式求得:
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① 写出电路的输入输出方程:
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② 求解上述一阶线性齐次常系数微分方程:
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式中,τ=RC,称为时间常数,放电常数。
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结论:
电容放电随时间变化呈指数形式衰减。其衰减的快慢取决于时间常数τ=RC。τ越大,衰减越慢,τ越小,衰减越快。
2、RL 电路的零输入响应
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图示电路,在 t < 0 ,开关一直打在电流源
I
0 ,电感电流为 I0。在 t = 0 时刻,开关打向 R,即换路。问在 t > 0, uL 、 uR 、 i 随时间如何变化?
分析:
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t < 0,
L 中电流一直为
I
0 ;在 t = 0 时刻换路,由于电压 uL 有限 ( =0 ) ,i 不能跃变,故有:
-
i ( 0+ ) = i ( 0- ) = i ( 0 ) = I 0
既然知道 i 的初始值,就以 i 为变量写出微分方程式。求得 i 后,可用下式求得其它电参量:
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写出KVL方程,并求解:
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式中,τ=L/R 为RL电路时间常数。
结论:电感中由初始储能引起的电流响应随时间变化呈指数形式衰减。其衰减的快慢取决于时间常数τ=L/R。τ越大,衰减越慢,τ越小,衰减越快。uL 与标定方向相反,其随时间变化也呈指数形式衰减。在此情况下,起电压源作用。
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动态电路在没有外加激励的条件下,仅靠电路中动态元件的初始储能而引起的电路响应,称为“零输入响应”。
1、RC 电路的零输入响应
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图示电路,在 t < 0 ,开关一直打在
U 0 ,在 t = 0 时刻,开关打向电阻 R ,即换路。问在 t > 0 ,
u C 、 u R 、 i 如何变化?
分析:
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t < 0 时,
u C (t) =
U
0 ;
t = 0 时,在换路过程中,极板上没有电荷损失,uC不变,即:
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u C
( 0+ ) = u C ( 0- ) = u C ( 0 )
t > 0 ,即开关打向 R 后,电容 C 通过 R 放电,形成放电电流 i ,并在 R 上产生电压降 uR ,随着 C 上电荷的减少, uC 、uR 、i 都在不断减小,直至为 0 。
只要求得 u C ,其它参量可通过下式求得:
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① 写出电路的输入输出方程:
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② 求解上述一阶线性齐次常系数微分方程:
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式中,τ=RC,称为时间常数,放电常数。
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结论:
电容放电随时间变化呈指数形式衰减。其衰减的快慢取决于时间常数τ=RC。τ越大,衰减越慢,τ越小,衰减越快。
2、RL 电路的零输入响应
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图示电路,在 t < 0 ,开关一直打在电流源
I
0 ,电感电流为 I0。在 t = 0 时刻,开关打向 R,即换路。问在 t > 0, uL 、 uR 、 i 随时间如何变化?
分析:
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t < 0,
L 中电流一直为
I
0 ;在 t = 0 时刻换路,由于电压 uL 有限 ( =0 ) ,i 不能跃变,故有:
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i ( 0+ ) = i ( 0- ) = i ( 0 ) = I 0
既然知道 i 的初始值,就以 i 为变量写出微分方程式。求得 i 后,可用下式求得其它电参量:
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写出KVL方程,并求解:
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式中,τ=L/R 为RL电路时间常数。
结论:电感中由初始储能引起的电流响应随时间变化呈指数形式衰减。其衰减的快慢取决于时间常数τ=L/R。τ越大,衰减越慢,τ越小,衰减越快。uL 与标定方向相反,其随时间变化也呈指数形式衰减。在此情况下,起电压源作用。