Question

电路暂态过程产生的原因

Answer 1

电路暂态过程产生的原因

　　工程上人们会有这样的概念：电动机从停止状态（一种稳定状态）启动时，其转速是从零逐渐增加，经过一段时间后，最后达到某个转速而稳定运行（另一种稳定转速）；当电动机停车时，其转速也是从某稳定转速逐渐减小，经过一段时间后，最后到零。在含有电容和电感的电路中，亦有类似的现象。

　　如右图所示电路，开关s未闭合图前，电容器未充电，uC=0，i=0uC=0，i=0，电路处于一种稳定状态。将开关S闭合，电容器C开始充电，其两端压由零逐渐升高，电路中有电流i经过，一段时间后，当电容两端电压等于电源电动势，即uC=EuC=E时，电容器端电压不再升高，与此同时，电路电流i也由最大值下降为零，电容器充电完毕，此时电容器处于另一个稳定状态。电容器的端电压从零增大到E，电流从最大值下降到零的变化过程，都需要一段时间，即电容端电压变化过程是一个渐变过程。如果电路中只有电阻元件，则从一个稳态到另一个稳态是以跃变形式出现的，即不需要时间。

　　电动机从某一转速下降为零之所以只能渐变，是因为电动机在转动过程中储存的动能不能瞬间耗尽，即表征动能的转速不能跃变。当有电容、电感元件的电路进行换路，也就是接通、切断、短路、电压改变或参数改变时，会使电路中的能量发生变化，而能量的变化是不能跃变的，在电感元件中储存的磁能12Li2C12LiC2在换路时不能跃变，所以电感电路中的电流iLiL不能跃变；

　　在电容元件中储存的电能12Cu2C12CuC2在换路时不能跃变，所以电容元件的端电压uCuC不能跃变。综上所述，电路的暂态过程是由于储能元件的能量不能跃变而产生的。