解释一阶电路三要素法中的三要素

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来自杨三寨雪白的月季花
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2018-11-22 · 说的都是干货,快来关注
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三要素公式为:u1-u2*e^(-t/rc)

u1稳定状态t趋向无穷

u1-u2初始状态t=0

rc时间常数

在一个电路简化后(如电阻的串并联,电容的串并联,电感的串并联化为一个元件),只含有一个电容或电感元件(电阻无所谓)的电路叫一阶电路。主要是因为这样的电路的Laplace等效方程中是一个一阶的方程。

扩展资料:

1.任意激励下一阶电路的通解一阶电路,a.b之间为电容或电感元件,激励Q(t)为任意时间函数,求一阶电路全响应一阶电路的微分方程和初始条件为:

df(t)dt+p(t)f(t)=?(t)

(1) f(0+)=u0其中p(t)=1τ,

用“常数变易法”求解。

令f(t)=u(t)e-∫p(t)dt,代入方程得

u(t)=∫(t)e∫p(t)dtdt+c1f(t)=c1e-∫p(t)dt+e-∫p(t)dt

∫(t)e∫p(t)dtdt=fh(t)+fp(t)

(2)常数由初始条件决定.其中fh(t)、fp(t)分别为暂态分量和稳态分量。

2.三要素公式通用形式用p(t)=1τ和初始条件f(0+)代入(2)式有c1=f(0+)-fp(0+)f(t)=fp(t)+[f(0+)-fp(0+)]e-1

上式中每一项都有确定的数学意义和物理意义.fp(t)=e-1τ∫(t)e1τdt在数学上表示方程的特解,即t~∞时的f(t),所以,在物理上fp(t)表示一个物理量的稳态。(随t作稳定变化)。

fh(t)=c1e-1τ在数学上表示对应齐次方程的通解,是一个随时间作指数衰减的量,当时t~∞,fh(t)~0,在物理上表示一个暂态,一个过渡过程。

c1=f(0+)-fp(0+),其中fp(0+)表示稳态解在t=0时的值.τ=RC(或L/R),表示f(t)衰减的快慢程度,由元件参数决定.

参考资料:百度百科-一阶电路

ZLX226622
2020-06-08 · TA获得超过4607个赞
知道小有建树答主
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一阶电路三要素法 ①时间常数τ:  电感τ=GL,电容τ=RC。②初始值 (t=0+时刻): 电感(电流源)从 t=(0-) → (0+)时电流恒不变、电感(电流源)电压可突变;电容(电压源) 从t=(0-)→(0+)时电压恒不变、电容(电压源)电流可突变。③后稳态值 ( t=∞时):  t=∞时 电感视短路、电容视开路,求出元件电流或电压值。【 注释:  t=(0-)时称电路前稳态;t=(0-)→(0+)称换路瞬间;t=(0+) → ∞ 称动态过程;t=∞ 称电路后稳态】。一阶电路三要素与一阶微分方程求解结果一致。电路图如下,支路I3有一个开关(未画),求开关闭合时电感电压u(t)=?

一、微分方程求解法。


二、三要素求解法。一般 (KCL+KVL+ⅤCR) 首先求出的是支路电流,再通过支路电流求导或积分求出电感电容的电压。本题用三要素可直接求电感电压。

① 求时间常数τ。从L二端看进去的戴维南等值电阻 (电压源短路、电流源开路),(1/4)//2=2/9 Ω,时间常数 τ=GL=(9/2) × (1/6)=3/4,于是 e指数  - t/τ = - (4/3)t。

② 求电压初始值。求解 u(0+)=?换路时电感视为电流源: 电流恒定不突变 i(0+)=ⅰ(0-)=0;电压发生突变。开关未合u(0-)=0,开关合上电压发生突变 u(0+)=U(2Ω)=1.5v × { 2 / [ (1/4)+2 ] }=4/3v。

③ 求电压后稳态值。t=∞时电感视为短路,因此得到 u(∞)=0v。

④ 写出电感时间函数u(t)。

u(t)=u(∞)+[ (u(0+)-u(∞) ]e^(-t/τ)

······=0+[ 4/3-0 ]e^(-t/τ)

······=(4/3)e^(-4/3)t。

⑤ 求解电感电流 ⅰ(t)。

先求电流初始值: 换路后 ⅰ(0+)=ⅰ(0-)=0A。再求电流后稳态值:  t→∞时电感短路,只剩一个 (1/4)Ω 电阻,电路电流I=1.5v / (1/4)Ω=6A,亦即 ⅰ(∞)=6A。最后~时间常数τ同前。

ⅰ(t)=ⅰ(∞)+[ ⅰ(0+)-ⅰ(∞) ]e^(-t/τ))

·····=6+[ 0-6 ]e^(-t/τ)。

·····=6-6e^(-t/τ)

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匿名用户
2012-01-09
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一个是换路后瞬间的初始值,以a表示
第二个是换路后的终了之,即时间趋近于无穷大时的值,以b表示
第三个是时间常数,以c表示
则动态值为 b+(a-b)e^(t/c)
追问
亲,这个换路后的终了之是什么啊?我没学过。麻烦你能不能讲细一点。万分感谢~!
追答
终了值,说白了就是换路之后电路稳定之后的那个值。
也就是电容开路,电感短路,换路后的那个值。
关于时间常数,三楼说的很到位我就不重复了
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邵献sV
2012-01-09 · TA获得超过1584个赞
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充电的终了值就是电源电压(与接法有关),放电的终了值是零。
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xjbdc
2012-01-09 · TA获得超过1880个赞
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第二个是换路后的稳态值,就是电路再次达到稳态时的值。此时,电容相当于开路,电感相当于短路,计算电路用换路后的电路。
一个是换路后瞬间的初始值,用f(0+)表示。对于电容电压、电感电流这两个独立初始值可以用换路定律求出,其他必须要用0+等效电路。
时间常数,RL电路为L/R,RC电路为RC。注意式中的R要用等效电阻,即原电路中将动态元件断开后看进去的等效电阻。
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