专题(七) 动态电路分析

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第七章 动态电路的暂态分析

第七章  动态电路的暂态分析

(4)根据电路的初始条件,确定微分方程通解中的积分常数,从而求 得微分方程的特解(即待求电路响应)。
A u C (0 ) 3
微分方程的特解为
uC Ae 3e

t 2

t 2
V
t 0
(5)由求得的电路响应,求得其他响应。由uC可求得电流
t uC 3 2 i e A 2 2
第七章 动态电路的暂态分析
第一节 第二节 换路定律与初始值的计算 一阶电路的零输入响应
第三节
第四节
一阶电路的零状态响应
一阶电路的全响应
第五节
第六节
一阶电路的三要素法
RLC串联电路的零输入响应
第七章小结
电路
电阻性电路 :仅含有电阻性元件(包括独立 电源和受控电源)的电路。 动态电路 :含有动态元件(即储能元件) 的电路。
iC (0 ) iL (0 ) 2 A u L (0 ) R3iC (0 ) u C (0 ) u2 (0 ) 6 (2) 8 8 V 12 V
初始值的计算步骤
(1)由换路前的电路计算出电容元件的电压uC和电感元件 的电流iL,确定它们在t=0-时的值uC (0-)和iL (0-) 。 (2)根据换路定律,确定电容元件和电感元件电流的初始 值uC (0+)和iL (0+) 。
(1)换路前:开关合于位置1,电路 处于稳态,电容元件已充电,其电压 为U0(U0=US)。开关合至位置2的最 初瞬间,由于电路中的电流不是不穷 大,电容元件的电压不能跃变,电容 元件中的电压仍保持为U0,即uC (0+) =U0 。 (2)换路后:电路脱离电源,电容元 件两极上的正负电荷不断的地中和, 直至电容元件两极上的电荷全部中和, 电路中电压均为零时,电路暂态过程 告以结束,电路进入稳态。 换路后电路所经历的物理过程,实际 上就是电容元件的放电过程。

初中物理动态电路分析

初中物理动态电路分析

初中物理动态电路分析动态电路分析在现代物理学中占据着重要地位,它作为一门重要的学科被研究出来,并被广泛用于工程中,是物理实验的一整套实验过程,也是从实际问题中推导运用动态电路分析理论的重要方法。

初中物理动态电路分析是初中物理教学中重要的知识点,它是门复杂的科学理论,结合行为科学的知识、实践经验,需要对物理实验有深入的了解。

一、动态电路的基本概念动态电路分析的基本概念是电路的动态分析,也就是说,它是电路中电压、电流和功率变化的研究。

通常,动态电路的分析有两种基本概念:动态的线性分析和动态的非线性分析。

动态线性分析是指当电路中电荷、电流和功率等量变化时,响应因素不变,因此可以用线性方程进行分析。

非线性分析则是指电路中电荷、电流和功率等量变化时,响应因素也会发生变化,因此需要用非线性方程进行分析。

二、初中物理动态电路分析实验原理初中物理动态电路分析实验主要是研究电路中动态变化的响应因素,它的实验原理主要依据动态电路的线性和非线性分析的相关理论,并通过实验可以掌握基本的实验方法,如极化电容器、极化电阻器、极化二极管等,以及实验台的使用。

让学生在实验中体验动态电路分析的过程,探索动态电路分析的原理及其应用,为其提供一个实践性的教学环境。

三、初中物理动态电路分析实验设备初中物理动态电路分析实验需要使用的设备有多种,如实验台、电表、电阻、电容、二极管、电池等,这些设备的安装和使用都需要进行相应的安全措施,特别是使用电池时,务必要对电池施以足够的保护。

四、实验方法1.建电路:首先按照实验要求构建电路,连接设备并将电路正确连接,检查电路是否存在短路或断路等情况;2.量记录数据:测量电路中不同元件的电压、电流和功率,并根据实验结果记录实验数据;3.析结果:最后,根据记录的实验数据,对电路的动态分析进行分析,并得出结论。

五、实验安全实验安全是进行实验必不可少的一项内容,在进行动态电路分析实验时,应注意以下几点:1. 使用时要搭建正确的电路,并对电路进行严格检查;2.态电路分析实验使用的电器设备有可能会产生高压,因此实验时应具备相应的安全防护措施,如不要触摸实验台;3.免与实验台发生意外接触,以免造成人身损伤;4.免在实验中将电器设备分离或拆开,以免造成危险;5.验中应当对所使用的电器设备进行正确的操作,以免造成意外。

动态电路的分析

动态电路的分析

06
动态电路的应用实例
滤波器设计
滤波器类型
包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等,用 于实现不同频率信号的通过或抑制。
滤波器设计原则
根据所需的频率特性,选择合适的滤波器类型和元件参数,以满足 信号处理的要求。
滤波器性能指标
包括通带范围、阻带范围、过渡带宽度和群延迟等,用于评估滤波 器的性能。
二阶RLC电路在输入信号作用下,其输出信号同样会产生振荡。通过调整电感L、 电容C和电阻R的值,可以改变振荡的频率和幅度。
高阶电路的响应
高阶电路的分析方法
高阶电路的响应特性通常需要采用数值分析方法进行求解,如拉普拉斯变换、有限元法等。
高阶电路的应用
高阶电路在通信、控制等领域有广泛应用,如滤波器、放处理,改善音质和音效。
电力电子
用于转换和控制系统中的电能 ,实现高效、可靠的电力供应

02
动态电路的基本原理
电容与电感
电容
存储电能的一种元件,其特性是电压 与电流的相位差为90度。
电感
存储磁场能量的元件,其特性是电流 与电压的相位差为90度。
电压与电流的瞬态过程
感谢您的观看
频域分析法是一种将时域问题转换为频域 问题进行分析的方法。
通过傅里叶变换将时域中的电压和电流转 换为频域中的复数形式,然后求解电路的 频率响应。
优点
缺点
能够得到电路的频率响应特性,适用于分 析谐波和滤波器等电路。
对于非线性电路和瞬态响应分析较为困难 。
复平面分析法
定义 步骤 优点 缺点
复平面分析法是一种利用复平面上的极点和零点分析电路的方 法。
动态电路的重要性
实际应用
动态电路广泛应用于电子、通信、控制 等领域,如振荡器、滤波器、放大器等 。

电路分析第7章 动态电路分析法-文档资料

电路分析第7章 动态电路分析法-文档资料
(7.2-2)
y ( t ) Tx [ { ( 0 ) } ,ft ( ) ]
t 0
(7.2-3)
起始状态/条件
初始状态/条件
f (t )
T
{x(0 )}
y (t )
x ( i ) (0 )
起始时刻
x ( i ) (0 )
0
0
0 初始时刻
t
y(t ) T [{x(0 )}, f (t )]
动态电路分析的主要任务就是列写动态电路的激励与响应之间满足的数学模型并求解。
7.2 电路的状态与响应
换路定律告诉我们:“电感的电流不能突变,电容的电压不能突变”。
iL (0 ) iL (0 ) uC (0 ) uC (0 )
系统状态是指:一组必须知道的最少数据,利用这组数据和 的激励,就能够完全确定
(b)系统响应示意图
(a)系统状态示意图
图7-2 系统状态及响应示意图
7.2 电路的状态与响应
电路模型为
d u() t R C C u () t E 0 C d t
电路全解为
u ( t ) E ( E E ) e E e Ee ( 1 ) C 1 1
t0
“系统”是指:能够对信号进行某种特定处理的电路、设备或算法的总称。
7.1 动态电路及相关概念
开关闭合后三个灯泡的亮度表现之所以不同,是因为每个灯泡串联的不同元件 造成的。这个例子说明,在相同的激励下,含有电容或电感的动态电路与纯电 阻电路(即时电路)所产生的响应是不同的。
S
R
L
C
US
LP1
LP2
LP3
1.
RL
电路的零状态响应

什么是动态电路- 动态电路分析

什么是动态电路- 动态电路分析

什么是动态电路? 动态电路分析
1.动态电路:含有动态元件(储能元件)的电路,当电路状态发生转变时需要经受一个变化过程才能达到新的稳态。

过渡过程:电路由一个稳态过渡到另一个稳态需要经受的过程。

2.动态电路与电阻电路的比较
动态电路:含储能元件L(M)、C。

KCL、KVL方程仍为代数方程,而元件特性方程中含微分或积分形式。

因此描述电路的方程为微分方程。

电阻电路:电路中仅由电阻元件和电源元件构成。

KCL、KVL和元件特性方程均为代数方程。

因此描述电路的方程为代数方程。

3.过渡过程产生的缘由
(1)电路内部含有储能元件L 、C—— (内因)能量的储存和释放都需要肯定的时间来完成。

(2)电路结构或电路参数发生变化——换路(外因)
说明:
直流电路、沟通电路都存在暂态过程,本章只分析争论直流电路
的暂态过程。

讨论暂态过程的意义:
暂态过程是一种自然现象,对它的讨论很重要。

暂态过程的存在有利有弊。

有利的方面,如电子技术中常用它来产生各种波形;不利的方面,如在暂态过程发生的瞬间,可能消失过压或过流,致使设备损坏,必需实行防范措施。

动态电路的分析与计算

动态电路的分析与计算

动态电路的分析与计算动态电路分析与计算是电路理论与实践中重要的一部分。

动态电路是指在电路中存在能量存储元件(如电容器和电感器)的电路。

在动态电路中,电压和电流不仅取决于电路元件的阻抗和阻抗值(静态电路)的关系,还取决于时间的变化。

因此,动态电路的分析和计算需要考虑到电路中电压和电流随时间的变化规律。

1.电压和电流关系:对于动态电路中的电压和电流,需要建立它们与电路元件的阻抗和阻抗值之间的关系。

这可以通过分析电路中的电压和电流方程得到。

一般来说,电压和电流的变化可以采用微分方程的形式表示。

2.初始条件的确定:对于动态电路,初始条件是指系统开始运行时电路中电压和电流的初始值。

在分析和计算动态电路时,需要确定这些初始条件,并将它们纳入到方程中。

3.零输入响应和强迫响应:动态电路的响应可以分为零输入响应和强迫响应两部分。

零输入响应是指在没有外部输入信号时,电路元件内部的能量存储元件(如电容器和电感器)自身产生的响应。

强迫响应是指在有外部输入信号时,电路元件对输入信号的响应。

分析和计算动态电路时,需要分别考虑这两部分的响应,并将它们相加得到完整的响应。

4.稳定状态的判断:稳定状态是指电路达到稳定后,电路中电压和电流不再随时间变化的状态。

在分析和计算动态电路时,需要判断电路是否能够达到稳定状态,并找到稳定状态下的电压和电流值。

总而言之,动态电路的分析和计算是电路理论和实践中不可或缺的一部分。

它涉及到电路中电压和电流随时间变化的规律,并需要使用数学工具来揭示电路的行为。

通过对动态电路的分析和计算,可以更深入地理解电路的工作原理,并能够对电路进行设计和优化。

专题动态电路分析

专题动态电路分析

01
RLC电路的动态分析主要研究的是电感、电容和电阻
元件在交流电源作用下的动态响应。
02
RLC电路的振荡过程可以用微分方程来描述,通过求
解微分方程可以得到电路中电压和电流的变化规律。
03
RLC电路在电子设备和系统中有着广泛的应用,如振
荡器、调谐器和滤波器等。
实例三:运放电路的动态分析
01
运放电路的动态分析主要研究 的是运算放大器在输入信号作 用下的动态响应。
与Multisim类似,适用于模拟和 数字电路的仿真,提供多种分析 工具和元件库。
仿真技术在动态电路分析中的应用
01
预测电路性能
通过仿真技术,可以预测电路在 不同输入条件下的性能表现,从 而优化电路设计。
故障排查
02
03
参数优化
仿真技术可以帮助工程师快速定 位电路中的故障点,提高故障排 查效率。
通过调整电路元件参数,仿真技 术可以找到最优的电路性能参数 组合。
动态电路的特点
时域特性
动态电路的输出信号随时间变化,具有时域特 性。
频域特性
动态电路的频率响应是其对不同频率输入信号 的响应能力。
稳定性
动态电路的稳定性是其对外部干扰和内部参数变化的抵抗能力。
动态电路的应用场景
通信系统
用于信号处理、调制解调等。
测量系统
用于信号处理、数据采集等。
控制系统
用于信号处理、控制算法实现等。
特点
将时域函数转换为频域函数,便于分析信号的频率特性。
应用
用于分析交流稳态电路,如正弦稳态分析。
状态空间分析法
定义
状态空间分析法是以电路的状态变量为研究对象的方 法。
特点

专题七 动态电路的定性分析

专题七 动态电路的定性分析

6.如图所示电路中,闭合开关S1、S2,电流表和电压表均有示数。若断开S2, 则( A )
A.电流表示数变小,电压表示数变小 B.电流表示数变小,电压表示数变大 C.电流表示数变大,电压表示数变小 D.电流表示数变大,电压表示数变大
7.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,S1掷到1时,小灯泡恰好正常 发光。当S1由1掷到2时,下列说法正确的是( A )
9.(2022·信阳期中)如图,电源电压恒定不变,若要灯泡L和滑动变阻器R串联, 则只需要闭合开关__S_2__,此时将滑片P由图中位置向右移动,灯泡L的亮度 __变__暗___(选填“变亮”“变暗”或“不变”);闭合开关S1和S3,断开S2,将滑片 P由图中位置向右移动,灯泡L的亮度___不__变___(选填“变亮” “变暗”或“不 变”),电流表的示数__变__小____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
A.电压表V的示数变大 B.电压表V的示数变小 C.电压表V与电流表A1的示数之比不变 D.电压表V与电流表A的示数之比变小
4.(2021·上海)在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10 Ω,滑动变阻器的 滑片位于中点。用一阻值为20 Ω的电阻替换R1,闭合开关S,可能使电压表示 数与替换R1前相等的方法是( C )
2.对于动态电路分析一般的解题步骤为: (1)识别电路:确定电路类型,分析各用电器的串、并联情况; (2)分析电表:确定各电表所测对象; (3)动态分析:明确电路元件变化对哪部分电路造成影响,结合电阻变化情 况,运用欧姆定律及串、并联电路的特点分析各部分电流、电压的变化情况。
类型一 滑动变阻器引起的动态电路 1.一盏调光台灯,其原理如图所示。闭合开关S,将滑片从左向右移动, 电流表的示数和灯L两端的电压变化分别是( C ) A.变大、变大 B.变大、变小 C.变小、变小 D.变小、变大
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专题(七) 动态电路分析
类型1滑动变阻器引起的电表示数变化
1.串联电路
【规律总结】如图ZT7-1所示,滑动变阻器的滑片P向右移动时:
图ZT7-1
图ZT7-2
例1[2015·滨州] 如图ZT7-3所示,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,下列说法正确的是( )
图ZT7-3
A.电流表示数变小,电压表示数变小B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表示数变大,电压表示数变小D.电流表示数变大,电压表示数变大
【思路点拨】
图ZT7-4
【答案】D
【针对训练】
1.[2015·重庆B卷] 如图ZT7-5所示是一个厨房天然气安全监控的部分电路原理图。

电源电压不变,R0为定值电阻,R是用半导体材料制成的气敏电阻,其电阻值会随天然气浓度的升高而变小。

闭合开关S,若厨房天然气浓度升高,则下列判断正确的是( )
A.电压表的示数变大B.气敏电阻R的阻值变大
C.通过电阻R0的电流变小D.气敏电阻R两端的电压变大
图ZT7-5 图ZT7-6
2.[2015·湖州] 如图ZT7-6所示的电路中,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,则( ) A.R1的电功率一定减小B.R2的电功率一定增大
C.电流表的示数增大D.电压表的示数减小
3.[2015·泰州] 如图ZT7-7所示的电路,电源电压不变,闭合开关,滑动变阻器的滑片向右移动的过程中,电流表与电压表示数变化的情况分别是( )
图ZT7-7
A.变小不变B.变大变小C.变大变大D.变大不变
4.[2015·枣庄] 如图ZT7-8所示电路,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器R1的滑片向上移动时,以下说法正确的是( )
A.电压表V1、V2示数不变,电流表A示数变大
B.电压表V1示数变小,电压表V2示数变大,电流表A示数变大
C.电压表V1示数不变,电压表V2示数变大,电流表A示数变大
D.电压表V1和V2示数的和不变,电流表A示数变大
图ZT7-8 图ZT7-9
5.[2015·烟台] 在如图ZT7-9所示的电路中,电源两端的电压保持不变,开关闭合后,滑动变阻器的滑片P向左移动时,三个电表的示数变化情况是( )
A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变,电压表V2的示数变小
B.电流表A的示数变大,电压表V1的示数变大,电压表V2的示数变小
C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变,电压表V2的示数变大
D.电流表A的示数变大,电压表V1的示数变小,电压表V2的示数变大
6.[2015·安徽] 如图ZT7-10所示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。

闭合开关S,移动滑片P,多次记录电压表示数U和对应的电流表示数I,则绘出的U-I关系图像正确的是( )
图ZT7-10 图ZT7-11
7.[2015·苏州] 压敏电阻的阻值是随所受压力的增大而减小的。

小聪同学想设计一个通过电表示数反映压敏电阻所受压力大小的电路,要求压力增大时电表示数增大,以下电路不符合要求的是( )
图ZT7-12 图ZT7-13
8.[2014·南京] 如图ZT7-13所示,电源电压不变,R1、R2、R3为定值电阻,开关S1、S2都闭合时,电流表A与电压表V1、V2均有示数,断开开关S2,则( )
A.电流表A示数变大,电压表V1示数变大B.电流表A示数变小,电压表V2示数变小
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值变大D.电压表V2示数与电流表A示数的比值变大
2.并联电路
【规律总结】如图ZT7-14所示,滑动变阻器的滑片P向右移动时:
图ZT7-14图ZT7-15
图ZT7-16
例2[2015·聊城] (多选)如图ZT7-16所示电路,电源电压保持不变。

闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列判断正确的是( )
A.电压表V示数不变,电流表A2示数变小
B.电流表A1示数变大,电流表A2的示数变小
C.电压表V示数和电流表A2示数的比值变大
D.电流表A1示数和电流表A2示数的差值不变
【思路点拨】
图ZT7-17
【答案】ACD
【针对训练】
9.[2015·福州] 如图ZT7-18所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时( ) A.电流表A1示数变小,电压表V示数变小
B.电流表A2示数变大,电压表V示数变大
C.电压表V示数与电流表A1示数的比值不变
D.电压表V示数与电流表A2示数的比值不变
图ZT7-18 图ZT7-19
10.[2015·宁波] 如图ZT7-19所示,电源电压不变,R1是光敏电阻,其阻值大小随光照强度的增强而减小。

闭合开关S后,当光照强度增大时( )
A.通过R2的电流变大B.电路总电阻变大
C.R1的功率变小D.要保持电流表示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向右移
11.[2015·龙东] 如图ZT7-20所示,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
图ZT7-20
A.电压表的示数不变,电流表A1的示数变大,A2的示数变小
B.电压表的示数不变,电流表A1的示数不变,A2的示数变大
C.电压表的示数与电流表A1示数的比值变大,电流表A2的示数变小
D.电压表的示数与电流表A1示数的比值不变,电流表A2的示数变小
类型2开关通断引起的电表示数变化
1.串联电路
【规律总结】在串联电路中,开关的断开与闭合一般是通过将某用电器短路或接入另一个电阻来实现电路的改变。

如图ZT7-21所示,开关通断引起的电路变化如下:
图ZT7-21
图ZT7-22图ZT7-23
例1[2015·上海] 在如图ZT7-23所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S从断开到闭合时,电路中( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数变小
B.电流表的示数变小,电压表的示数变大
C.电流表的示数不变,电压表的示数变小
D.电流表的示数不变,电压表的示数变大
【思路点拨】
图ZT7-24
【答案】A
针对训练】
1.如图ZT7-25所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S1、S2,电压表示数为3 V,电流表示数为0.3 A,断开S2后,电压表示数为2 V,则下列判断正确的是( )
图ZT7-25
A.R1的阻值为20 Ω B.R2的阻值为10 Ω
C.电源电压为3 V D.电源电压为2 V
2.在如图ZT7-26所示电路中,当开关S1闭合时,为使电流表、电压表的示数都减小,下列操作正确的是( )
图ZT7-26
A.断开开关S2,滑片P向左移动
B.断开开关S2,滑片P向右移动
C.保持滑片P位置不动,使开关S2由闭合到断开
D.保持滑片P位置不动,使开关S2由断开到闭合
2.并联电路
【规律总结】在并联电路中,开关的断开与闭合一般是通过增加或减少电阻来实现电路的改变。

如图ZT7-27所示,开关通断引起的电路变化分析如下:
图ZT7-27
图ZT7-28
例2[2015·深圳] 如图ZT7-29所示,保持电源电压不变,当开关S由断开到闭合时,下列说法正确的是( )
图ZT7-29
A.电流表读数不变,电压表读数变大B.电流表读数变大,电压表读数不变
C.电流表读数变大,电压表读数变大D.电流表读数不变,电压表读数不变
【思路点拨】
图ZT7-30
【答案】D【针对训练】
3.[2015·四川] 某同学在课外活动中设计了如图ZT7-31所示的电路,关于该电路的说法正确的是( )
图ZT7-31
A.只闭合S1,R2的滑片从左向右移动时,电压表示数减小,电流表示数变大
B.只闭合S2,R2的滑片从左向右移动时,电压表示数变大,电流表示数减小
C.滑片在R2的最左端时,先闭合S1,再闭合S2,电压表示数不变,电流表示数减小
D.滑片在R2的最右端时,先闭合S1,再闭合S2,电压表示数减小,电流表示数变大
类型3假滑动变阻器引起的电表示数变化
【规律总结】在该类型电路中,滑动变阻器的滑片移动不能引起电路电阻的变化(这时的滑动变阻器称为假滑动变阻器),例如图ZT7-32中,滑片向右移动引起的电表示数变化分析如下:
图ZT7-32
图ZT7-33
例[2015·黄石] 如图ZT7-34所示的电路中,开关闭合后,滑动变阻器滑片从左向右滑动的过程中,灯泡的亮度________(选填“变亮”“不变”或“变暗”),电压表的示数________(选填“变大”或“变小”)。

图ZT7-34
【思路点拨】
图ZT7-35
【答案】不变变小
【针对训练】
[2015·鄂州] 在课外科技实践活动中,某物理兴趣小组看到市场上使用的电子秤后,设计了一种电子秤,原理如图ZT7-36所示。

R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,当物体放在秤盘上时,滑片下移。

现将秤盘上增加重物后,下列说法正确的是( )
图ZT7-36
A.电流表读数变大,电压表读数变小B.电流表读数变小,电压表读数变小
C.电流表读数不变,电压表读数变大D.电流表读数变小,电压表读数变大
专题(七) 动态电路分析
类型1针对训练1.A 2.A 3.D 4.C 5.C 6.A
7.D8.D9.C10.D11.D
类型2针对训练1.C 2.C
3.D
类型3针对训练C。

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