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文件名称:实用电路分析与实践 (第2版) 教案 项目6 动态电路的分析及实践.doc
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更新时间:2025-06-18
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教师备课教案

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课题

任务6-1RC充放电电路的认识与分析(初始值、稳态值、时间常数的分析计算及仿真分析)

课型

新授课

授课班级

课时

2

教学目标

掌握时间常数的算法;

能够运用三要素法分析计算动态电路的相关参数。

教学重点

时间常数的求解;

三要素法中各关键量的计算;

教学难点

f(0+)、f(∞)和三要素的计算

学情分析

根据往年的教学经验,学生对于全响应电路的分析方法掌握一般都反映比较困难,授课时提醒学生按照步骤认真分析,化整为零,对应公式逐个求解各关键量。

教学效果

教后记

任务6-1RC充放电电路的认识与分析

(初始值、稳态值、时间常数的分析计算及仿真分析)

【上节关键词】

稳态电路:电路中的电压或电流,都是某一稳定值或稳定的时间函数的状态。

动态电路:电路将从一种稳态变换到另一种稳态的过程。

换路定则:

电容两端的电压不能突变。

电感内的电流不能突变。

初始值:换路后瞬间电容电压、电感电流的初始值,例如:和。

稳态值:电路到达新的稳态后,电压电流的值。

【新课引入】

一、一阶电路的三要素分析法

各种响应可以应用统一的一个公式表示:

(6-1-3)

式中,

f(t)表示电路中的响应(电流或电压),

f(0+)表示响应(电流或电压)的初始值,

f(∞)表示响应(电流或电压)的稳态值,

τ表示电路的时间常数。

f(0+)、f(∞)和称为三要素,把按三要素公式求解响应的方法称为三要素法。

分析步骤如下:

1.确定初始值f(0+)

(1)先作t=0-电路。确定换路前电路的状态或。

(2)作t=0+电路。

若,,在此电路中C用电压源U0代替,L用电流源代替。若或,则C用短路线代替,L视为开路。然后按一般电阻性电路来求解各变量的u(0+)、i(0+)。

2.确定稳态值f(∞)

作t=∞电路。将电容C视为开路,电感L用短路线代替,按一般电阻性电路来求各变量的稳态值稳态值u(∞)、i(∞)。

3.求时间常数τ

RC电路中,τ=RC;RL电路中,τ=L/R。

其中,R是将电路中所有独立源置零后,从C或L两端看进去的等效电阻,(即戴维南等效源中的R0)。

练习1:电路如图所示,电路原已稳定,t=0时S闭合,试求:、、、、。

练习2:已知R=10Ω,C=1F,IS=5A,电路原稳定,t=0时打开S,求uc(t)、ic(t)、iR(t)

I

IS

S

R

C

iR

iC

+

uc

-

课题

任务6-1RC充放电电路的认识与分析(换路定则、一阶电路的三要素分析法)

课型

新授课

授课班级

课时

2

教学目标

进一步理解电容和电感元件的伏安特性;

理解换路定则;

能够进行一阶电路的初始值计算;

教学重点

换路定则;

一阶电路的初始值计算;

教学难点

一阶电路的初始值计算;

学情分析

考虑到学生学习三要素法有一定的难度,所以本节课主要是让学生先初步了解换路定则,并能够进行一阶电路初始值的计算,为下节课的学习做好准备。

教学效果

教后记

任务6-1RC充放电电路的认识与分析

(换路定则、一阶电路的三要素分析法)

【前情提要】

电容元件

伏安关系:

2.特性:电容两端的电压不能突变。

电感元件

1.伏安关系:

2.特性:流过电感的电流不能突变。

【新课引入】

动态电路

相关概念

1)状态变量

代表物体所处状态的可变化量称为状态变量。

2)换路

在含有动态元件L和C的电路中,电路的接通、断开,接线的改变或是电路参数、电源的突然变化等,统称为“换路”。

3)暂态

当电路发生“换路”时,必将引起动态元件上响应的变化。这些变化持续的时间一般非常短暂,所以常称之为“暂态”。

4)全响应

电路中的动态元件中存在原始能量,且又有外部激励,这种情况下引起的电路响应称为全响应。

二、换路定则

电路中开关的接通、断开或电路参数的突然变化等统称为“换路”。

换路定则1:

换路定则2:

三、初始值的计算

1.对于电容和电感:换路后瞬间电容电压、电感电流的初始值,用和来表示,再由换路定律得到和的值。

2.电路中的其余