电路如图所示,开关闭合前电路已达稳定,在t=0时刻开关闭合,求开关闭合后uL(t)iL(t)i(t)
- 教育综合
- 2023-12-23 12:59:57
开关闭合前电路已处于稳定状态,求开关闭合后的iL与us
解:t=0-时,电感电路中没有任何电源存在,所以:iL(0-)=0。
换路定理:iL(0+)=iL(0-)=0,因此,t=0+时,电感相当于一个0A的电流源,也就是相当于开路。
此时:Us(0+)=6×[4∥(2+6)]=6×(4∥8)=16(V)。
t=∞时,电感相当于短路:
此时6Ω电阻被短路,Us(∞)=6×(4∥2)=8(V)。
因此:iL(∞)=Us(∞)/2=8/2=4(A)。
将电流源开路,从电感两端看进去:
等效电阻:R=(2+4)∥6=3(Ω)。电路时间常数:τ=L/R=0.6/3=0.2(s)。
三要素法:Us(t)=Us(∞)+[Us(0+)-Us(∞)]e^(-t/τ)=8+(16-8)e^(-t/0.2)=8+8e^(-5t) (V)。
iL(t)=4+(0-4)e^(-t/0.2)=4-4e^(-5t) (A)。
如图所示,当t=0时开关闭合。闭合前电路已达稳态。
初始值iL=0,
稳态值iL=1A,
时间常数T=L/R=1/5s,
故电流iL=1-e^(-5t)A。
iL的变化规律是:
iL(t)=iL(0+)+{iL(∞)-iL(0+)}e^(-t/τ)
其中:初始值iL(0+)=iL(0-)=-3/(1+1//3)*3/4=-3/(7/4)*3/4=-9/7A---电感电流不会突变。
最终稳态电流iL(∞)=+9/7A---计算方法同iL(0-),电路结构和参数类似,只是3V电压的极性相反。时间常数τ=L/R=L/(1+1//3)=3*4/7=12/7s---R是从L端看进去的等效电阻。
所以iL(t)=-9/7+{9/7+9/7)}e^(-7t/12)=-9/7+18/7e^(-7t/12)A。
扩展资料
定理
由动态元件组成的动态电路有一个重要的特征即:当电路的结构或元件的参数发生突然改变时(例如电路中电源的断开或接入、无源元件的断开或接入、元件参数的突然变化、信号的突然改变或置零等等);
将会使电路改变原来的工作状态,转变到另外一种工作状态,这种情况称为“换路”, 而这种变化往往是和能量的变化连在一起的,而能量的变化是需要经历一个过程的,在工程上称为“过渡过程” 。
在求解“过渡过程”的变量时,必须有一个初始值的计算,例如动态元件中的电容元件(又称为储能元件),如果电路中仅含一个电容元件,该电路就称为一阶动态电路。
9、如图所示,开关闭合前电路已达稳态,t=0时开关闭合,求i(∞)等于()A
9、解:一并将所有参数都给你计算了:
t=0+时,Uc(0+)=Uc(0-)=0,电容相当于短路,i(0+)=10/1=10(A)。
t=∞时,电容充满电后相当于开路,Uc(∞)=10×1/(1+1)=5(V),i(∞)=0。
等效电阻:R=1∥1=0.5Ω,时间常数:τ=RC=0.5×1=0.5(s)。
10、解:电路图如下:
设I(相量)=I∠0°,则:Ur(相量)=10∠0°V,UL(相量)=UL∠90°(V)。
U(相量)=Ur(相量)+UL(相量)=10+jUL。
U=|U(相量)|=√(10²+UL²)=26。
所以:UL=24(V),如图的相量图。
电路如图所示,t=0时开关S闭合,闭合前电路已达稳态,求S闭合后的电流i及电容电压uc。
Uc(0)=1A*3Ω=3V;
Uc(∞)=6V;
T=C*R;
代入全响应公式,得Uc(t);然后Uc(t)+I*10000=6;
电路原本处于稳定状态 t=0开关闭合问题 求换路后的电流i(t)
解:t=0-时,电路处于稳态,因此电感相当于短路、电容相当于开路,上图。
iL(0-)=0,uc(0-)=10V。
换路定理:iL(0+)=iL(0-)=0,相当于开路的电流源;uc(0+)=uc(0-)=10V,相当于一个10V电压源。
此时。ic(0+)=uc(0+)/2=10/2=5(A)。
t=∞时,电感相当于短路,电容相当于开路。
所以:ic(∞)=0。iL(∞)=U/5=10/5=2(A)。
电压源短路。由于开关闭合、右侧电路的短路,电感支路和电容支路的暂态过渡过程,各自独立互不影响,所以:
RL=5Ω,Rc=2Ω。τL=L/RL=1/5=0.2(s),τc=Rc×C=2×0.25=0.5(s)。
因此:iL(t)=iL(∞)+[iL(0+)-iL(∞)]e^(-t/τL)=2+(0-2)e^(-t/0.2)=2-2e^(-5t) (A)。
ic(t)=ic(∞)+[ic(0+)-ic(∞)]e^(-t/τc)=0+(5-0)e^(-t/0.5)=5e^(-2t) (A)。
根据KCL:i(t)=iL(t)+ic(t)= 2-2e^(-5t)+ 5e^(-2t) (A)。
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