电路分析·第8章练习
电路中的电流和电压均为常量或者周期量的工作状态称为(
稳态
)。
动态电路中,电路结构或元件(
参数突变
)后,电路响应从一种稳态转变为另一种稳态的过程称为(
暂态
)。
电路结构或参数变化引起的电路变化称为(
换路
)。
电路产生暂态响应的必要条件是(
电路中含有储能元件
)(
出现换路
)。
储能元件会产生暂态过程的原因是(
含储能元件的电路在换路时能量发生变化,但能量不能瞬时跃变,需要一定的时间完成能量的存储或释放
)。
RC 电路和 RL 电路均可以用(
一阶微分方程
)进行描述,而 RLC 电路则需要用(
二阶微分方程
)进行描述。
在换路的瞬间,电容电流为有限值时,电容上的(
电压
)和(
电荷
)不发生跃变,因此电容元件的换路定则为(
$u_C(0_+)=u_C(0_-)$
)。
在换路的瞬间,电感电压为有限值时,电感上的(
电流
)和(
磁通链
)不发生跃变,因此电感元件的换路定则为(
$i_L(0_+)=i_L(0_-)$
)。
设动态电路在换路前已处于稳态,则在确定换路后的初始值时需采用(
换路定则
),并且 $u_C(0_-)$ 为换路前电容支路的(
开路电压
),$i_L(0_-)$ 为换路前电感支路的(
短路电流
)。
根据线性电路的线性特性,电路的完全响应等于其(
零输入响应
)和(
零状态响应
)之和。
RC 电路的时间常数为(
$\tau=RC$
),RL 电路的时间常数为(
$\tau=L/R$
)。
不论是 RC 电路还是 RL 电路,它们的时间常数 $\tau$ 均反映过渡过程的时间长短,$\tau$ 越大,过渡时间越(
长
),$\tau$ 越小,过渡时间越(
短
)。
工程上一般认为,经过(
3–5
)个时间常数,电路的过渡过程结束。
RC 电路的电容电压零输入响应计算公式为(
$u_C(t)=u_C(0_+)\mathrm{e}^{-\frac{t}{\tau}}$
),零状态响应计算公式为(
$u_C(t)=u_C(\infty)\big(1-\mathrm{e}^{-\frac{t}{\tau}}\big)$
),求出电容电压后其电流的计算公式为(
$i_C(t)=C\dfrac{\mathrm{d}u_C(t)}{\mathrm{d}t}$
)。
RL 电路的电感电流零输入响应计算公式为(
$u_C(t)=I_L(0_+)\mathrm{e}^{-\frac{t}{\tau}}$
),零状态响应计算公式为(
$i_L(t)=i_L(\infty)\big(1-\mathrm{e}^{-\frac{t}{\tau}}\big)$
),求出电感电流后其电压的计算公式为(
$u_L(t)=L\dfrac{\mathrm{d}i_L(t)}{\mathrm{d}t}$
)。
一阶电路全响应求解可采用三要素法,其中三要素指的是(
初值 $f(0_+)$
)(
特解 $f(\infty)$
)(
时间常数 $\tau$
),直流激励下的全响应公式为(
$f(t) = f(\infty)+\big[ f(0_+) - f(\infty) \big]\mathrm{e}^{-\frac{t}{\tau}}$
)。
单位阶跃函数的定义为:$\varepsilon(t) = \begin{cases} 0, & t<0\\ 1, & t>0 \end{cases}$。
幅值为 $1$,宽度为 $1$ 的矩形脉冲函数可以用单位阶跃函数表示为(
$\varepsilon(t)-\varepsilon(t-1)$
)。
已知 $f(t)=\mathrm{e}^{-2t}$,则 $f(t)\delta(t-2)=$(
$\mathrm{e}^{-4}\delta(t-2)$
),$\int_{0}^{4}f(t)\delta(t-3)=$(
$\mathrm{e}^{-6}$
),$\int_{-2}^{2}f(t)\delta(t-3)=$(
$0$
)。
单位冲激函数 $\delta(t)$ 和单位阶跃函数 $\varepsilon(t)$ 的关系满足(
$\delta(t) = \dfrac{\mathrm{d}\varepsilon(t)}{\mathrm{d}t}$
)。
冲激响应 $h(t)$ 和阶跃响应 $s(t)$ 的关系满足(
$h(t) = \dfrac{\mathrm{d}s(t)}{\mathrm{d}t}$
)。
二阶电路中包含(
2
)个独立的动态元件。
二阶电路中,$R = 2\sqrt{L/C}$ 称为(
临界阻尼
)条件。当 $R > 2\sqrt{L/C}$ 时为(
过阻尼
),其过渡过程为(
非振荡放电
);当$R = 2\sqrt{L/C}$ 时为(
欠阻尼
),其过渡过程为(
振荡放电
)。
一阶电路的零状态响应、零输入响应、完全响应(三要素法)等的计算,参考:
作业、习题、例题
。