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动态电路方程及电路初始条件的确定(2)

时间:2017-09-17 11:07来源:未知 作者:y930712 点击:
(3)描述动态电路的微分方程的一般形式为: 描述一阶电路的方程是一阶线性微分方程 描述二阶电路的方程是二阶线性微分方程 高阶电路的方程是高阶
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 (3)描述动态电路的微分方程的一般形式为:
  描述一阶电路的方程是一阶线性微分方程

  描述二阶电路的方程是二阶线性微分方程

  高阶电路的方程是高阶微分方程:
  

  方程中的系数与动态电路的结构和元件参数有关。
3. 电路初始条件的确定
  求解微分方程时,解答中的常数需要根据初始条件来确定。由于电路中常以电容电压或电感电流作为变量,因此,相应的微分方程的初始条件为电容电压或电感电流的初始值。
  若把电路发生换路的时刻记为 t =0 时刻,换路前一瞬间记为0-,换路后一瞬间记为0+,则初始条件为t=0+时u ,i 及其各阶导数的值。
 (1)电容电压和电感电流的初始条件
  

  

  由于电容电压和电感电流是时间的连续函数(参见第一章),所以上两式中的积分项为零,从而有:
  

  对应于 

  以上式子称为换路定律,它表明:
  1) 换路瞬间,若电容电流保持为有限值,则电容电压(电荷)在换路前后保持不变,这是电荷守恒定律的体现。
  2)换路瞬间,若电感电压保持为有限值,则电感电流(磁链)在换路前后保持不变。这是磁链守恒的体现。
  需要明确的是:
  1)电容电流和电感电压为有限值是换路定律成立的条件。
  2)换路定律反映了能量不能跃变的事实。
 (2)电路初始值的确定
  根据换路定律可以由电路的uC(0-) 和iL(0-) 确定uC(0+)和iL(0+) 时刻的值 , 电路中其他电流和电压在 t=0+ 时刻的值可以通过 0+ 等效电路求得。求初始值的具体步骤是:
  1)由换路前 t=0-时刻的电路(一般为稳定状态)求uC (0-) 或 iL (0-) ;
  2)由换路定律得uC (0+) 和iL (0+) ;
  3)画 t=0+ 时刻的等效电路: 电容用电压源替代,电感用电流源替代(取 0+ 时刻值,方向与原假定的电容电压、电感电流方向相同);
  4)由 0+ 电路求所需各变量的 0+ 值。

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