【动态电路】中无外施激励电源,仅有动态元件初始储能所产生的响应,称为动态电路的零输入响应,这个有点拗口,需要记住,这期介绍RL电路零输入响应,需要点一阶线性微分方程的基础。
关键词:RL电路;零输入响应;
1电路结构
如图1-1所示,是RL电路的结构:
图1-1 RL电路
图1-1中,开关S闭合前,电路如图1-2所示:
图1-2 RL电路开关前状态
由图1-2可知电路在开关S动作之前电压和电流已恒定不变,电感中电流i0为:
在t=0时刻开关S由1合到2,形成电路如图1-1所示,其中电感L具有初始电流I0,电感L与电阻相连接构成一个闭合回路。
2分析思路
当开关S闭合,根据KVL可求得回路电压公式为:
其中电阻电压和电感电压为:
电感电流的初始条件为:
将式(1.3)和式(1.4)代入式(1.2)可求得电路的微分方程:
式(1.6)表示一个一阶齐次微分方程,令方程的通解为:
将式(1.7)代入式(1.6)可得:
式(1.8)的特征方程为:
根据式(1.9)求得特征根为:
所以齐次微分方程的通解为:
将初始条件(1.5)代入式(1.11)可求得系数A为:
那么电感上电流为:
电阻上电压为:
电感上电压为:
RL电路的时间常数为:
RL电路电流、电压和电阻电压随时间变化如图1-3所示:
图1-3 RL电路电压随时间衰减图
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