2021-10-18 · 知道合伙人教育行家
解:尽管本题图中存在L和C两个动态元件,但是由于18V电压源的存在,二者之间的动态过程是相互独立的,所以仍然采用一阶电路的三要速法来解决。
t=0-时,电路处于稳态,电感相当于短路、电容相当于开路。(上图)
水平的3Ω电阻电流为iL,则6Ω电阻电流为:3×iL/6=0.5iL。根据KCL则垂直的3Ω电阻电流为:0.5iL+iL+1=1.5iL+1,方向向下。
KVL:3×iL+3×(1.5iL+1)=18,iL=2,即:iL(0-)=2A。
uc(0-)=3×(1.5iL+1)=3×(1.5×2+1)=12(V)。
根据换路定理:iL(0+)=iL(0-)=2A,uc(0+)=uc(0-)=12V。
t=∞时,电路再次进入稳态,电感相当于短路、电容相当于开路,等效电路如下:
因此:uc(∞)=1×6+18=24(V)。
iL(∞)=18/(3+3)=3(A)。
再将电压源短路、电流源开路,从电容和电感分别看进去,等效电阻的等效图如下:
R1=6Ω,所以τ1=R1C=6×0.5=3(s);
R2=3+3=6Ω,τ2=L/R2=2/6=1/3(s)。
根据三要素法:f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e^(-t/τ)。
iL(t)=3+(2-3)e^(-t/1/3)=3-e^(-3t) (A);
uc(t)=24+(12-24)e^(-t/3)=24-12e^(-t/3) (V)。
2、解:电路分为两个阶段的过渡过程。
第一阶段:t=0-时开关是闭合的,电压源被短路,所以:iL(0-)=0A。
换路定理:iL(0+)=iL(0-)=0。t=0+时电感开路相当于开路。
所以:u(0+)=12×2/(4+2+6)=2(V)。
如果中间开关位置不动作,则t=∞时电感相当于短路。
因此:iL(∞)=12/(4+2)=2(mA)。
u(∞)=3×iL(∞)=2×2=4(V)。
将电压源短路,从电感两端看进去:
R1=(4+2)∥6=3(kΩ),时间常数:τ1=L/R1=3/3=1(ms)=0.001(s)。
因此该阶段的表达式为:iL(t)=2+(0-2)e^(-t/0.001)=2-2e^(-1000t) (mA)。
u(t)=4+(2-4)e^(-t/0.001)=4-2e^(-1000t) (V)。
u(5-)=4-2e^(-5)=3.9865(V)。
第二阶段:t=0'+=5ms,iL(0'+)=2-2e^(-5)=1.9865(mA)。
u(0'+)=u(5+)=iL(0'+)×2∥6/2=1.9865×6/(2+6)=1.4899(V)。
t=∞'时,电感放电完毕,所以电感相当于开路,iL(∞')=0,u(∞')=0。
第二阶段从电感看进去,等效电阻为:R2=6∥2=6×2/(6+2)=1.5(kΩ)。
所以:τ2=L/R2=3/1.5=2(ms)=0.002(s)。
所以:iL(t)=0+(1.9865-0)e^(-t/0.002)=1.9865e^(-500t) (mA)。
u(t)=0+(1.4899-0)e^(-t/0.002)=1.4899e^(-500t) (V)。
iL(0-)=2A,iL(∞)=3A,Ro2=6Ω,τ2=1/3 s;
Uc(t)=24-12e^(-t/3) v,iL(t)=3-e^(-3t)。