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