【电路第七章之I篇】一阶电路的零输入响应分析

本文介绍了电容和电感在一阶电路中的零输入响应分析方法。包括RC电路和RL电路在不同初始条件下的数学模型建立及求解过程。通过微分方程解析解的形式展现了电容电压和电感电流随时间变化的规律。

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一、初始条件

我们把动态电路在u(0+)时刻时电容的电压和电感的电流称为初始条件。为什么选这2个条件是因为他们的特性决定的!


有上面公式我们可以得出:

对于电容u(0+)=u(0-)

对于电感i(0+)=i(0-)

 

二、 一阶电路的零输入响应

动态电路中无外施加激励电源,仅有动态元件初始储能所产生的响应!

1、 RC动态电路


开关未闭合前,uc=U0,当开关闭合后,如何求得相关数据的表达式?

闭合后:

根据KVL  

uC-uR=0

代入i =- CduC/dt    uR=iR

RCduC/dt +uC=0

这是一个齐次微分方程,在根据条件u(0+)=u(0-)=U0

可解得

称RC为时间常数为τ!

τ表现了电路的反映进度!经过时间τ,变为原来的36.8%,工业上一般经过3τ~5τ时间过渡就宣告结束了!


2、 RL动态电路


开关在1档时,电路处于稳定状态,iL=U0/R0,当开关打到2档,如何求得关系数据的表达式?

换路后:

根据KVL  

uL+uR=0

代入 uL=LdiL/dt   uR=iLR

Ldi/dt+iR=0

这是一个齐次微分方程,在根据条件i(0+)=i0-)=U0/R0

可解得


(I0= U0/R0

称L/R为时间常数为τ!

 

从上面我们基本我们就可以对一阶的电容电感进行零输入响应分析了!

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