解释一阶电路三要素法中的三要素
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
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)
2012-01-09
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)
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~!
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
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。