(完成)直流激励下的RL阶电路的响应.docx

实验一
直流激励下的 RL 一阶电路的响应
一、实验目的
1、了解一阶电路的基本知识；
2、通过仿真验证一阶电路的换路定理、三要素法；
3、验证一阶电路的暂态过程中电压、电流的关系式。
二、原理说明
之前所学，都是在电路已经处实验一
直流激励下的 RL 一阶电路的响应
一、实验目的
1、了解一阶电路的基本知识；
2、通过仿真验证一阶电路的换路定理、三要素法；
3、验证一阶电路的暂态过程中电压、电流的关系式。
二、原理说明
之前所学，都是在电路已经处于稳定状态的情况下，讨论激励和响应的关系， 称为稳态分析。当电路中含有储能元件，即含有电感和电容元件，这类元件的电 压和电流关系式微分、积分关系而不是代数关系，因此根据基尔霍夫定理和元件 特性方程所列写的电路方程，是以电路或电压为变量的微分方程。故称这类元件 为动态元件，含有动态元件的电路称为动态电路。如果只含有一个动态元件，描 述电路的特性方程是一阶微分方程，这种电路称为一阶电路。
在动态电路中，当电路的结构或元件的参数发生改变时(例如，电路中电源 或无源元件的断开或接入，信号的突然注入等)，可能使电路改变原来的工作状 态，而转变到另一个工作状态，这种转变往往需要经历一个过程，工程上称为过 渡过程。过渡过程又称为过渡状态或暂态。
在描述电路过渡过程的微分方程中，电路的任何电压和电流及其 n-1 阶导数
在 t=0+ 时的值称为初始值。其中电感电流和电容电压的初始值，即 i (0 ) 和
L +
u (0 ) 称为独立的初始值，其余的称为非独立的初始值。独立的初始值决定了电
c +
路的初始能量。
在电路前后电容电流和电感电压为有限值的条件下，换路前后瞬间电容电 压 u 和电感电流 i 不能跃变。即
cc
i (0 ) = i (0 ) u (0 )二 u (0 )
L + L — c + c —
上述两个式子，称为换路定理。
一阶电路可以分为零状态响应、零输入响应和全响应三种情况，其中零状态 响应和零输入响应为全响应的特殊情况。
实际计算过程，可以运用一阶电路的等效化简和三要素法，讨论电路中的电 压电流情况。但三要素法只适用于在直流或正弦信号激励时的一阶电路。
三要素法运用步骤和方法包括一下 4步：
计算电压或电流的初始值 f (0 ) 。对于电容电压和电感电流可以通过换
+
路定理求的。而除此之外的初始值，可根据 0 等效电路求的。在等效电路中，
+
电感相当于I = i (0 )的电流源，电容相当于U二u (0 )的电压源。
L + c +
计算电压或电流的稳态值f (a)。把换路后电路中的所有电容看成开路， 所有电感当作短路处理。
计算电路的时间常数T。对于T中的电阻应该理解为是从L或C元件两 端向电路的其余部分看进去的入端电阻。
将以上求得的三要素代入下式，即得所求响应的全响应表达式。
f (t) = f (a) + [f (0 ) - f (a)]e
+
di
u — L —l
L dt
du
l — C c
c dt
三、实验内容
1、原理图
2、通过MULTISIM仿真，通过将单刀双掷开关，在电路稳态的情况下(图中 对应着稳态时电路的初始值)将开关拨向下，观察暂态时RL电路各参数的变化