当电路为临界非振荡过程的“临界阻尼”状态时,R = 2 等幅 振荡。
L;R=0时,电路出现 C8、在电路中,电源的突然接通或断开,电源瞬时值的突然跳变,某一元件的突然接入或被移去等,统称为 换路 。
9、换路定律指出:一阶电路发生的路时,状态变量不能发生跳变。该定律用公式可表示为 iL(0+)= iL(0-) 和 uC(0+)= uC(0-) 。
10、由时间常数公式可知,RC一阶电路中,C一定时,R值越大过渡过程进行的时间就越 长 ;RL一阶电路中,L一定时,R值越大过渡过程进行的时间就越 短 。
二、判断下列说法的正确与错误
1、换路定律指出:电感两端的电压是不能发生跃变的,只能连续变化。 ( 3 ) 2、换路定律指出:电容两端的电压是不能发生跃变的,只能连续变化。 ( ∨ ) 3、单位阶跃函数除了在t=0处不连续,其余都是连续的。 ( ∨ ) 4、一阶电路的全响应,等于其稳态分量和暂态分量之和。 ( ∨ ) 5、RL一阶电路的零状态响应,uL按指数规律上升,iL按指数规律衰减。 ( 3 ) 6、RC一阶电路的零状态响应,uC按指数规律上升,iC按指数规律衰减。 ( ∨ ) 7、RL一阶电路的零输入响应,uL按指数规律衰减,iL按指数规律衰减。 ( ∨ ) 8、RC一阶电路的零输入响应,uC按指数规律上升,iC按指数规律衰减。 ( 3 )
三、单项选择题
1、动态元件的初始储能在电路中产生的零输入响应中( B )
A、仅有稳态分量 B、仅有暂态分量 C、既有稳态分量,又有暂态分量 2、在换路瞬间,下列说法中正确的是( A )
A、电感电流不能跃变 B、电感电压必然跃变 C、电容电流必然跃变 3、工程上认为R=25Ω、L=50mH的串联电路中发生暂态过程时将持续( C ) A、30~50ms B、37.5~62.5ms C、6~10ms
4、图3.4电路换路前已达稳态,在t=0时断开开关S,则该电路( C ) A、电路有储能元件L,要产生过渡过程 B、电路有储能元件且发生换路,要产生过渡过程 C、因为换路时元件L的电流储能不发生变化,所以该电路不产生过渡过程。
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+ R1 S (t=0) R2 图3.4
US - L
5、图3.5所示电路已达稳态,现增大R值,则该电路( B ) A、因为发生换路,要产生过渡过程
B、因为电容C的储能值没有变,所以不产生过渡过程
C、因为有储能元件且发生换路,要产生过渡过程 6、图3.6所示电路在开关S断开之前电路已达稳态,若在t=0时将开关S断开,则电路中L上通过的电流iL(0?)为( A ) A、2A B、0A C、-2A
7、图3.6所示电路,在开关S断开时,电容C两端的电压为( A )
A、10V B、0V C、按指数规律增加
四、简答题
1、何谓电路的过渡过程?包含有哪些元件的电路存在过渡过程?
答:电路由一种稳态过渡到另一种稳态所经历的过程称过渡过程,也叫“暂态”。含有动态元件的电路在发生“换路”时一般存在过渡过程。
2、什么叫换路?在换路瞬间,电容器上的电压初始值应等于什么?
答:在含有动态元件L和C的电路中,电路的接通、断开、接线的改变或是电路参数、电源的突然变化等,统称为“换路”。根据换路定律,在换路瞬间,电容器上的电压初始值应保持换路前一瞬间的数值不变。
3、在RC充电及放电电路中,怎样确定电容器上的电压初始值?
答:在RC充电及放电电路中,电容器上的电压初始值应根据换路定律求解。 4、“电容器接在直流电源上是没有电流通过的”这句话确切吗?试完整地说明。 答:这句话不确切。未充电的电容器接在直流电源上时,必定发生充电的过渡过程,充电完毕后,电路中不再有电流,相当于开路。
5、RC充电电路中,电容器两端的电压按照什么规律变化?充电电流又按什么规律变化?RC放电电路呢?
答:RC充电电路中,电容器两端的电压按照指数规律上升,充电电流按照指数规律下降,RC放电电路,电容电压和放电电流均按指数规律下降。
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+ 图3.5
+ R C
US - 10mH S (t=0) 5Ω 10V - 10μF
图3.6
6、RL一阶电路与RC一阶电路的时间常数相同吗?其中的R是指某一电阻吗? 答:RC一阶电路的时间常数τ=RC,RL一阶电路的时间常数τ=L/R,其中的R是指动态元件C或L两端的等效电阻。
7、RL一阶电路的零输入响应中,电感两端的电压按照什么规律变化?电感中通过的电流又按什么规律变化?RL一阶电路的零状态响应呢?
答:RL一阶电路的零输入响应中,电感两端的电压和电感中通过的电流均按指数规律下降;RL一阶电路的零状态响应中,电感两端的电压按指数规律下降,电压事通过的电流按指数规律上升。
8、通有电流的RL电路被短接,电流具有怎样的变化规律?
答:通过电流的RL电路被短接,即发生换路时,电流应保持换路前一瞬间的数值不变。 9、试说明在二阶电路中,过渡过程的性质取决于什么因素?
答:二阶电路中,过渡过程的性质取决于电路元件的参数:当R>2L/C时,电路“过阻尼”;当R<2L/C时,电路“欠阻尼”;当R=2L/C时,电路“临界阻尼”;当R=0时,电路发生“等幅振荡”。
10、怎样计算RL电路的时间常数?试用物理概念解释:为什么L越大、R越小则时间常数越大?
答:RL电路的时间常数τ=L/R。当R一定时,L越大,动态元件对变化的电量所产生的自感作用越大,过渡过程进行的时间越长;当L一定时,R越大,对一定电流的阻碍作用越大,过渡过程进行的时间就越长。
五、计算分析题
1、电路如图5.1所示。开关S在t=0时闭合。则 iL(0+)为多大?
图5.1 100Ω + 10V - iL(t) + US - S(t=0) 1 2 100Ω 0.2H 0.2H 3KΩ 2KΩ 图5.2
S 解:开关闭合前,iL(0-)=0,开关闭合电路发生换路时,根据换路定律可知,电感中通过的电流应保持换路前一瞬间的数值不变,即iL(0+)=iL(0-)=0 2、求图5.2所示电路中开关S在“1”和“2”位置时的时间常数。
解:开关S在位置“1”时,τ1=0.2/2=0.1ms;开关在位置“2”时,τ2=0.2/(3+2)=0.04ms
28
3、图5.3所示电路换路前已达稳态,在t=0时将开关S断开,试求换路瞬间各支路电流及储能元件上的电压初始值。
解:uC(0-)=4V,uC(0+)=uC(0-)=4V i1(0+)= iC(0+)=(6-4)/2=1A i2(0+)=0
4、求图5.3所示电路中电容支路电流的全响应。
+ 6V - 2Ω i1(0) S(t=0) iC(0) 0.5μF i2(0)
4Ω
图5.3
解:换路后的稳态值:uC(∞)=6V,时间常数τ=RC=2×0.5=1μs 所以电路全响应:uC(t)=uC(∞)+[uC(0+)-uC(∞)]e=6-2e
-t/τ
-1000000t
V
直流电路自测题
(10级)2010至2011年第2学期
一、填空题
1.图2-1直流电路中,A、B点的电压为 uAB=________________V。
2.图2-2的等效电流源的电激流和内阻分别为is = =__1_____A;R=___5____Ω。 3.图2-4电路中,端口开路,则开路电压为
uoc=___4__________V。
4.图2-5电路的戴维宁等效电路中参数R0=_4______Ω,e0=___20____V。
5.图2-7所示u、i的参考方向是否无源惯例?__________;ui乘积表示什么功率
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___________;当u?0,i?0时元件实际吸收还是发出功率____________。
6.图2-8所示电路的戴维宁等效电路参数R0=___6.4____Ω,e0=__44_____V。 7.图2-9所示二端网络,其戴维宁等效电路参数R0=____4___Ω,e0=__24_____V。
8.图2-10所示电路,其网孔电流iⅠ=____4______A; iⅡ=____2.6______A;支路电流i1=__________A
二、选择题
1.图1-1所示电路,则正确的是( B )
(A)2A电流源实际发出的功率为8W (B)2A电流源实际吸收的功率为8W (C)10V电压源实际发出的功率为-20W (D)10V电压源实际吸收的功率为20W
2.图1-2所示电路,则下列方程正确的是( C ) (A)(C)
iA?iB?iC?0 (B)Ri?Ri?e?e
112s12iA?iB?iC?0 (D)Ri??e?e 11123.图1-3电路,电流I为( D )
(A)1 A (B)0 A (C)2 A (D)-2 A
30
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