一阶电路的三要素法及全响应

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一阶电路根据KVL和KCL建立微分方程,利用高等数学求解微分方程的方法,可求得一阶RL电路和RC电路的通解为:

一阶电路的三要素法及全响应

其中三个要素分别为所求变量的初始值一阶电路的三要素法及全响应、特解一阶电路的三要素法及全响应和时间常数一阶电路的三要素法及全响应。用微分方程分析方法关键是求解变量的三个要素。

对于一阶电路,求解电路中任一响应随时间的变化规律,都可以利用三要素法。

而对于一阶RL电路,无任需要求解哪个变量,都可以首先求解电感电流随时间的变化规律,别的变量随时间的变化可以根据所求的电感电流、已知的电路结构和参数来求解。而电感电流的独立初始值可根据换路定则得出。

而对于一阶RC电路,无任需要求解哪个变量,都可以首先求解电容电压随时间的变化规律,别的变量随时间的变化可以根据所求的电容电压、已知的电路结构和参数来求解。而电容电压的独立初始值可根据换路定则得出。

三要素法数学表达式中,一阶电路的三要素法及全响应随时间变化而不断减小,因而称为动态电路的暂态分量(自由分量)。特解一阶电路的三要素法及全响应主要由外加激励决定,因此它为动态电路的强制分量。当外加激励为直流或交流时,特解一阶电路的三要素法及全响应为稳态分量。

2、一阶电路的全响应

1)全响应的定义:在非零状态的动态电路中,外加激励所引起的电路响应。

2)全响应解的组成

在图1电路中,电阻、电容以及电压源全部为已知参数,开关S在t=0时刻从位置1合到位置2,开关移动之前电路处于稳态,求换路后的电容电压一阶电路的三要素法及全响应

一阶电路的三要素法及全响应

图1一阶电路的全响应

根据一阶电路的三要素法得:

一阶电路的三要素法及全响应,即全响应=强制分量(稳态解)+自由分量(暂态解);

或全响应表达为:

一阶电路的三要素法及全响应,即表示全响应=零输入响应+零状态响应。

这三种情况电容电压随时间变化情况如图2所示。

一阶电路的三要素法及全响应

图2电容电容随时间的变化

一阶电路的三要素法及全响应时,外加激励换路后对电容充电;当一阶电路的三要素法及全响应时,换路后,电路瞬间进入稳态,电路没有过渡过程;当一阶电路的三要素法及全响应时,换路后电容对外电路放电。

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