当前课程知识点：电路原理 > 第六章 动态电路的时域分析 > 12.2 初始值计算 > 12.2 初始值计算
各位同学 大家好
这堂课我们来学习初始值的计算
通过课程前面的学习
同学们已经知道
初始状态反映了
换路前瞬间元件的储能情况
而初始值反映了
换路后瞬间电路的各种基本状态
在上一节我们学习过
基于元件储能不能跃变
从而有了表征动态元件电容和电感
换路前后储能情况的基本定律 换路定律
换路定律告诉了我们
代表元件换路前储能情况的初始状态
与换路后储能情况的对应初始值之间
存在下述的等量关系
对电容Uc(0正)等于Uc(0负)
对电感iL(0正)等于iL(0负)
上述的等量关系意味着我们可以
用换路定律求解两个重要的电路初始值
Uc(0正)和iL(0正)
具体包含哪些求解步骤
其余的电路初始值又怎样求解
就是我们这堂课的学习内容
动态电路初始值的计算
动态电路的初始值的计算
可分为独立初始值的计算与非独立初始值计算两部分
我们为什么把电路的初始值划分为
独立初始值和非独立初始值
因为这两个初始值Uc(0正)和iL(0正)
是仅由元件的初始储能来决定的
与其他无关
所以我们称之为独立初始值
在t=0正时的其余支路量值统称为非独立初始值
对初始值作上述划分的第二个原因就是
独立初始值和非独立初始值的求解方法是不一样的
有什么区别呢
首先我们看独立初始值
它只包含Uc(0正)和iL(0正) 两个初始值
而这两个初始值的求解是基于电路无冲激信号情况下
换路前后元件储能不能跃变
它的求解工具就是换路定律
对Uc(0正)根据Uc(0正)= Uc(0负) 进行求解
对iL(0正)根据iL(0正)= iL(0负进行求解
而非独立初始值的求解方法
在独立初始值基础上进行
较独立初始值更为复杂
两类初始值的求解是既有联系又有区别
下面我们将通过例题
引导同学们熟悉并掌握两类电路初始值的计算
下面我们通过两个例题
引导同学们一起进行电路初始值的计算
首先我们来看例1
例1电路如图所示 电路换路前为稳态
求Uc(0正) ic(0正)
在本题分析求解以前
我们先向同学们提第一个问题
Uc(0正)和ic(0正)是独立初始值还是非独立初始值
对了 Uc(0正)是一个独立初始值
ic(0正)是一个非独立初始值
在本例中 我们将完成这两类初始值的求解
并通过具体步骤引导同学们掌握两种初始值求解的方法
电路初始值求解的第一步为
画出换路前等效电路
今后我们统称为 零负电路
对于零负电路的绘制有下述两个关键点
其一 由于是0负时刻 开关未动作
本题中开关呈闭合状态
其二 由于0负时刻电路为稳态
则电路中存在电容元件应等效为开路
若存在电感元件应等效为短路
本题中为电容 做开路等效处理
画出本题0负等效电路如图所示
第二步 由0负电路求Uc(0负)
在进入第二步求解以前
我们再问同学们第2个问题
在第一步画出换路前等效电路
并由0负电路 求 Uc(0负)的目的是什么
是的 因为独立初始值求解工具是换路定律
对于电容元件 Uc(0正)= Uc(0负)
所以需要先画出换路前0-等效电路
并在该电路中求解出Uc(0负)
这里我们再留一个思考题
如果需求解的是iL(0正)呢
应该怎么办
大家可以先好好思考一下
答案会在我们的例题讲解中出现
下面 我们来完成步骤2由0负电路
求Uc(0负)的求解
因为电容器开路处理
则图示电路为一串联回路
其开路电压Uc(0负)为40K电阻的端电压
可用串联分压求得
Uc(0负)=40千欧/40千欧+10千欧乘以10v=8v
同时因为电容器开路处理
所以其电流ic(0负)=0
第三步由换路定律可得出
Uc(0正)等于Uc(0负)=8v
Uc(0正)这个独立初始值我们就求解出来了
大家可以通过这个例题
自己总结独立初始值的求解步骤
下面我们进入另一个待求解支路量
非独立初始值ic(0正)的求解
在求解ic(0正)以前
我们给同学们提出又一个问题
是否可由换路定律来求解ic(0正)
答案当然是错误的
因为在换路定律部分我们已经强调过
换路定律反映了元件储能不能跃变
故其只能直接用于求解独立初始值Uc(0正)及iL(0正)
不能用于直接求解其余的电路初始值
那么怎么求解ic(0正)
有哪些具体步骤
我们进入本题的第四步
画出换路后的等效电路
今后我们通称为0正等效电路 求ic(0正)
0正电路的绘制也有两个要点
第一 由于是0正时刻 开关断开
第二 由前面步骤已求出Uc(0正)=8v
在0正时刻 可将电容器当成一个电压源处理
所以0正等效电路中将电容等效为大小方向同
Uc(0正)的8V电压源
从而画出0正等效电路
第五步由0正等效电路求得非独立初始值 ic(0正)
作为一个简单串联回路
此时电容电流ic(0正)即为回路电流
求得 ic(0正)=10-8/10千欧=0.2mA
非独立初始值ic(0正)的求解完成
同时大家可以发现ic(0正)不等于ic(0负)
完成本题求解以后 针对本题
我们再次提示同学们两个解题中的易错点
第一 独立初始值的求解可使用换路定律
非独立初始值的求解 不能直接使用换路定律
所以不能用ic(0正)等于ic(0负)
来求解非独立初始值
第二 作为动态元件
电容在0负等效电路和0正等效电路中
等效处理是截然不同的
在0负等效电路中 由于电路为稳态
电容器开路等效处理
而在0正等效电路中
由于电容器对电路提供了固定大小方向的电压
所以等效处理为与Uc(0正)大小方向相同的电压源
最后 关于独立初始值 非独立初始值的求解顺序
大家切记
我们一般是先用换路定律求解独立初始值
再利用独立初始值构成0正等效电路
求解非独立初始值
-1.1 电路模型
--1.1 电路模型
-1.2 电路变量
--1.2 电路变量
-1.3 参考方向
--1.3 参考方向
-1.4功率
--1.4功率
-2.1 电阻元件
--2.1 电阻元件
-2.2 理想电源元件
-2.3 受控源元件
-3.1基尔霍夫电流定律
-3.2基尔霍夫电压定律
-3.3基尔霍夫定理综合应用习题
-电路基础知识与定律---本章节练习1（电路基础知识）
-电路基础知识与定律---本章节练习2（电路元件）
-电路基础知识与定律---本章节作业3（基尔霍夫定律）
-4.1 等效基本概念
-4.2 电阻串联及等效变换
-4.3 电阻并联及等效变换
-4.4电阻混联等效变换
-4.5 电阻的∆—Y 变换
-4.6∆—Y等效变换基本总结
-4.7含受控源二端网络的等效变换
-5.1 理想电源等效分析
-5.2 理想电源等效例题分析
-5.3实际电源等效分析
-5.4实际电源等效变换例题讲解
-第二章 电路等效分析1--电阻等效章节练习
-第二章 电路等效分析2--电源等效变换章节练习
-6.1电阻电路的一般分析方法导入
-6.2节点电压法-基础分析
-6.3节点电压方程的标准化
-6.4节点电压法--特殊情况分析处理1
-6.4节点电压法--特殊情况分析处理2
-6.4节点电压法--特殊情况分析处理3
-7.1回路电流法--基本分析
-7.2回路电流法方程的标准化
-7.3回路电流法--特殊情况分析处理1
-7.3回路电流法--特殊情况分析处理2
-第三章 电阻电路的一般分析法1--节点电压法本章节练习
-第三章 电阻电路的一般分析法2--回路电流法本章节练习
-8.1叠加定理1
--8.1叠加定理1
-8.1叠加定理2
--8.1叠加定理2
-9.1戴维南定理
--9.1戴维南定理
-9.2戴维南定理例题
-9.3诺顿定理
--9.3诺顿定理
-9.4最大功率传输定理
-9.5戴维南定理习题讲解
-第四章 电路定理1--叠加定理章节练习
-电路定理2--戴维南/诺顿定理章节练习
-10.1 电容元件
-10.2电感元件
--10.2电感元件
-10.3电容电感的串并联
-10.4小结
--10.4小结
-11.1 动态电路基础知识
-11.2动态电路方程列写
-第五章 本章节练习1--电容电感元件
-第五章 本章节练习2--动态电路基础知识
-12.1换路定律
--12.1换路定律
-12.2 初始值计算
-12.2初始值计算例2
-13.1一阶动态电路经典解法-微分方程求解
-13.2一阶动态电路经典解法---电路全响应分析
-13.3一阶动态电路经典解法---时间常数
-13.4一阶动态电路的三要素法1
-13.4一阶动态电路的三要素法2
-13.5三要素法例题1
-13.5三要素法例题2
-13.6零输入响应和零状态响应
-13.7动态电路小结
-第六章 本章节练习1--动态电路初始值计算
-第六章 本章练习2--一阶动态电路经典解法
-第六章 本章节练习3--一阶动态电路的三要素法
-第六章 本章节练习4--零输入响应与零状态响应
-14.1正弦量基础知识1
-14.1正弦量基础知识2
-14.2相量法的引入1
-14.2相量法的引入2
-14.3相量运算与旋转因子
-15.1（1）元件约束的相量形式
-15.1（2）元件约束的相量模型
-15.2 基尔霍夫定理的相量形式
-15.3相量图
--15.3相量图
-16.1复阻抗与复导纳
-16.2阻抗的串并联连接
-第七章 本章节练习1--正弦量基础知识
-第七章 本章节练习2--元件约束和拓扑约束的相量形式
-第七章 本章节练习3--阻抗和导纳
-正弦稳态电路基础知识讲义2--元件约束与拓扑约束的相量形式
-17.1 正弦稳态电路的相量分析法
-18.1瞬时功率
--18.1瞬时功率
-18.2有功功率和无功功率
-18.3视在功率和功率因数1
-18.3视在功率和功率因数2
-18.4正弦稳态最大功率传输
--第八章 正弦稳态电路的功率分析--章节练习
-第八章 正弦稳态电路的分析--章节练习
-19.1频率响应与网络函数
-19.2滤波器
--19.2滤波器
-20.1谐振基本知识
-20.2RLC串联电路谐振
-20.3RLC串联谐振的品质因数
-20.4 RLC并联谐振
-第九章 电路的频率响应--章节练习
-21.1互感基础知识
-21.2同名端
--21.2同名端
-21.3耦合电感的电压电流
-22.1互感的去耦等效分析1
-22.1互感的去耦等效分析2
-22.1互感的去耦等效分析3
-23.1含有耦合电感电路 的分析计算1
-23.1含有耦合电感电路 的分析计算2
-24.1空心变压器
-24.2理想变压器
-24.3含理想变压器电路的分析计算
-第十章 互感与变压器--章节练习
-25.1三相电路基本概念1
-25.1三相电路基本概念2
-25.2对称三相电路的相线关系1
-25.2对称三相电路的相线关系2
-25.3对称三相电路的电路分析1
-25.3对称三相电路的电路分析2
-25.4三相对称电路的功率1
-25.4三相对称电路的功率2
-26.1非正弦周期信号的分解
-26.2非正弦周期信号的有效值及平均功率
-26.3非正弦周期电路的稳态分析
-第十一章 本章节练习1--三相电路
-第十一章 本章节练习2--非正弦周期稳态电路
