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课 题：第2章 电路的瞬态分析 教学目的：
1.了解瞬态分析的基本概念；
2.了解储能元件电容和电感的特征； 3.掌握换路定则及初始值的求法；
4.了解RC电路和RL电路的瞬态分析； 5.掌握一阶电路瞬态分析的三要素法。 重难点：
1.换路定则及初始值的求法；
2.一阶电路瞬态分析的三要素法。 教学方法：讲授法 学 时：4学时。
教学过程：
2.1 瞬态分析的基本概念
一、稳态和瞬态：
电路的结构和元件的参数一定时，电路的工作状态一定，电压和电流不改变。这时电路所处的状态称为稳定状态，简称稳态。
换路：当电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变时，都会引起电路工作状态的变化。 换路后，旧的工作状态被破坏、新的工作状态在建立，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，这种变化往往不能瞬间完成，而是有一个瞬态过程。电路在瞬态过程中所处的状态称为瞬态状态，简称瞬态。
换路后为什么会有瞬态过程？
换路是引起瞬态过程的外因；电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变是引起瞬态过程的内因。
二、激励和响应：
电路从电源（包括信号源）输入的信号统称为激励。激励有时又称输入。电路在外部激励的作用下，或者在内部储能的作用下产生的电压和电流统称为响应。响应有时又称输出。
按在产生响应原因的不同，响应可分为： （1）零输入响应：电路在无外部激励的情况下，仅由内部储能元件中所储存的能量引起的响应。 （2）零状态响应：在换路时储能元件未储存能量的情况下，由激励所引起的响应。 （3）全响应：在储能元件已储有能量的情况下，再加上外部激励所引起的响应。 在线性电路中：全响应=零输入响应+零状态响应。
按照激励波形的不同，零状态响应和全响应可分为阶跃响应、正弦响应和脉冲响应等。阶跃响应即在直流电源作用下的响应。在阶跃激励作用下的响应称为阶跃响应。
2.2 储能元件
一、电容：
电容是用来表征电路中电场能量储存这一物理性质的理想元件。C?时功率p?ui?Cuqdu，i?C，电容的瞬udtdu。u的绝对值增大时，电容从外部输入功率，把电能转换成电场能；u绝对dt值减小时，电容向外部输出功率，电场能又转换成了电能。
若外部不能向电容提供无穷大的功率，电场能就不可能发生突变。因此，电容的电压u不可能发生突变。
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111??；两个电容并联时，等效电容为C?C1?C2。 CC1C2两个电容串联时，等效电容为二、电感：
电感是用来表征电路中磁场能量储存这一物理性质的理想元件。??N?，L?电感的瞬时功率p?ui?Li?di，u?L，idtdi。i的绝对值增大时，电感从外部输入功率，把电能转换成磁场能；dti的绝对值减小时，电感向外部输出功率，磁场能又转换成电能。
若外部不能向电感提供无穷大的功率，磁场能就不可能发生突变。因此，电感的电流i不可能发生突变。
无互感存在的两电感线圈串联时，等效电感为L?L1?L2；并联时等效电感为
111??。 LL1L22.3 换路定则
由于电容中的电场能和电感中的磁场能不能突变，所以换路瞬间，电容上的电压和电感上的电流不可能突变。
换路定则：电容电压和电感电流在换路后的初始值应等于换路前的终了值。uC?0???uC?0??，
iL?0???iL?0??。换路定则仅适用于换路瞬间。
2.4 RC电路的瞬态分析
一、RC电路的零输入响应：
换路后外部激励为零，在内部储能作用下电容经电阻放电。 二、RC电路的零状态响应：
阶跃零状态响应：换路前电容中无储能，换路后RC两端输入一阶跃电压，电容开始充电。 三、RC电路的全响应：
阶跃全响应：换路时电容以充电，已有储能，换路后输入阶跃电压。 全响应=零输入响应+零状态响应。
2.5 RL电路的瞬态分析
一、RL电路的零输入响应：
换路后外部激励为零，在内部储能作用下，电感电流将从初始值逐渐衰减到零。 二、RC电路的零状态响应：
阶跃零状态响应：换路前电感中无储能，在外部输入的阶跃电流的作用下，电感电流将从零逐渐增长到稳态值。
三、RC电路的全响应：
阶跃全响应：换路时已有储能，同时又输入了一个阶跃电流。 全响应=零输入响应+零状态响应。
2.6 一阶电路瞬态分析的三要素法
凡是含有一个储能元件或经等效简化后含有一个储能元件的线性电路，在进行瞬态分析时所列出的微分方程式都是一阶微分方程式。这种电路称为一阶电路。
任何形式的一阶电路只要将储能元件从电路中提出，使剩下的电路成为有源二端网络，都可以利用等效电源定理将该电路简化成上两节介绍的最简单的一阶电路。
任何形式的一阶电路的零输入响应、阶跃零状态响应和阶跃全响应可归纳为
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?f?t??f??????f?0??f?????e
?tf?0?、f???和?是确定任何一个一阶电路阶跃响应的三要素。f?0?、f???的求法利用换路定
则；?的求法：用除源等效法将换路后电路中的电源除去，求出从储能元件（C或L）两端看进去的等效电阻R，??RC或??L。 R
课后习题：2.3.3，2.6.1，2.6.2，2.6.5。
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课 题：第3章 交流电路 教学目的：
1.理解正弦量的特征及其各种表示方法；
2.理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画向量图；
3.掌握有功功率和功率因素的计算，了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念； 4.理解非正弦周期信号电路的分析方法。 重难点：
正弦交流电路的相量分析法。 教学方法：讲授法 学 时：6学时。
教学过程：
3.1 正弦交流电的基本概念
交流电：大小和方向都周期性变化、在一个周期上的函数平均值为零。 正弦交流电：按正弦规律变化的交流电。 正弦交流电的三要素：最大值（幅值）、角频率（频率）和初相位。 一、交流电的周期、频率、角频率：
周期T：变化一周所需要的时间（s）。
频率f：1秒内变化的周数（Hz ）。f?1。 T2?。 T角频率?：正弦量1秒内变化的弧度数（rad/s）。??2?f?二、交流电瞬时值、最大值、有效值：
通常，用小写字母表示交流电的瞬时值，用大写字母加下标m表示最大值，用大写字母表示有效值。正弦交流电的最大值是有效值的2倍。
三、交流电的相位、初相位、相位差：
相位差：同频率的正弦电量的初相位之差。
3.2 正弦交流电的相量表示法
正弦交流电可以用一个固定矢量表示。电流最大值相量Im，有效值相量I。 一、复数的表示方法：代数式、三角式、指数式、极坐标式。 二、复数的运算方法：
复数的运算：加、减、乘、除。
3.3 单一参数交流电路
一、纯电阻电路：
1.电压、电流的关系 2.功率关系 二、纯电容电路：
1.电压、电流的关系 2.功率关系 三、纯电感电路：
1.电压、电流的关系 2.功率关系
3.4 串联交流电路
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一、Ｒ、Ｌ、C串联电路： 复阻抗Z?R?j?XL?XC? 二、阻抗串联电路：Z??Z??R?j?Xiii。
3.5 并联交流电路
复阻抗Z?Z1//Z2。
3.6 交流电路的功率
一、瞬时功率： 二、有功功率： 三、无功功率： 四、视在功率：
有功功率、无功功率都是守恒的，但视在功率不守恒。
3.7 电路的功率因数
一、什么是功率因数？
有功功率与视在功率的比值。??二、常用电路的功率因数：
三、功率因数和电路参数的关系：??arctan?P?cos?，其中?为功率因数角。 S?XL?XCR??? ?四、功率因数低的害处：
1.降低了供电设备的利用率。
2.增加了供电设备和输电线路的功率损失。 五、造成功率因数低的原因：
1.大马拉小车。2.电感性负载比较多，无功功率多。 六、提供功率因数的办法：并联补偿电容。
*3.8 电路中的谐振
在既有电容又有电感的电路中，当电源的频率和电路的参数符合一定的条件时，电路总电压和总电流的相位相同，整个电路呈电阻性。
谐振时要注意某些物理量会达到极大值。 谐振有串联谐振、并联谐振。 一、串联谐振：
1. 谐振的条件及谐振频率：
谐振的条件：XL?XC??nL?1；谐振频率：?n??nC11，fn?。 LC2?LC2. 串联谐振的特点：
（1） 无功功率为零，功率因数等于1。
（2） L和C串联部分相当于短路，阻抗最小——电路呈现纯电阻特性。 （3） UL?UC?电压谐振。
ULUCXLI2??（4） 品质因数：Q?。 2UURI
电工学教案.
