之前几章主要针对电源和电阻构成的电路进行分析和讨论,本章开始重点讨论由电源、电阻,以及电感或电容(电容和电感不同时出现)等动态元件组成的电路。
含有一个动态元件的电路被称为一阶电路,通常用一阶微分方程表示。如果原电路中的多个电感或多个电容可以等效为一个电感或一个电容,则该电路可视为一阶电路。常用的一阶电路包括RL(电阻-电感)电路和RC(电阻-电容)电路。
分析一阶电路时可以分为以下三种情况。
(1)当储存在电感或电容中的能量突然释放到电阻网络中时,电路中产生电流和电压。当电感或电容突然与直流电源断开时,就会发生这种情况。此时可将电路简化为图4.5所示的两种等效形式。这种由动态(储能)元件内部已存储的能量在电路中引起的响应,被称为零输入响应。零输入响应强调:决定电路中响应的是电路本身的性质,而不是外部的激励源。
图4.5 RL电路和RC电路的零输入响应(www.xing528.com)
(2)当外加直流电压源或电流源时,电感或电容吸收能量,电路产生电流和电压。当电感或电容与直流电源间的开关闭合时,就会发生这种情况。此时可将电路简化为图4.6所示的两种等效形式。这种由于电路中储能元件初始状态能量为零,通过外加电源在电路中引起的响应,被称为零状态响应。零状态响应强调:电路中响应来自外部的激励源,而不是动态元件中的初始储能。
图4.6 RC电路和RL电路的零状态响应
(3)电路中既有含有初始储能的动态元件,也有外部激励电源,此时电路的响应称为全响应。根据第3章所学的电路叠加定理可知,全响应可以看作是零输入响应和零状态响应的叠加。图4.7所示是全响应电路的两种等效形式。
图4.7 RC电路和RL电路的全响应
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