阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

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阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应为正弦电压源:阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  开关接通后电路的微分方程和初始值分别为

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  非齐次微分方程的通解阶电路在正弦电源作用下的零状态响应由两个分量组成——此方程的任一特解阶电路在正弦电源作用下的零状态响应和与此方程对应的齐次方程的通解阶电路在正弦电源作用下的零状态响应,即

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  (1) 求特解阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  凡是满足微分方程的解均可作为特解。显然,在阶电路在正弦电源作用下的零状态响应作用下的正弦稳态解也满足方程,可作为特解。求正弦稳态解宜用相量分析法,微分方程对应的相量方程

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  故电流阶电路在正弦电源作用下的零状态响应的振幅相量为

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  式中,阶电路在正弦电源作用下的零状态响应是图示RL串联电路的阻抗。特解时域表达式为

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  (2) 求对应的齐次微分方程的通解阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  齐次微分方程为

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  其通解为        阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  (3) 非齐次微分方程的通解

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  将阶电路在正弦电源作用下的零状态响应阶电路在正弦电源作用下的零状态响应代入,得阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  (4) 确定积分常数
  根据初始条件,阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  得            阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时的电流波形
  将阶电路在正弦电源作用下的零状态响应代入,得到非齐次微分方程的通解

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  右图中画出了阶电路在正弦电源作用下的零状态响应阶电路在正弦电源作用下的零状态响应阶电路在正弦电源作用下的零状态响应阶电路在正弦电源作用下的零状态响应的波形。阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时的电流波形

  例2.图(a)所示电路,开关原是接通的,阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时断开,已知阶电路在正弦电源作用下的零状态响应。求电压阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
(a)            (b)

   解:阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时电路为零状态,由换路定律得:阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时为简化计算,先将ab左边电路化为戴维南电路形式。
  当ab端开路时,由 阶电路在正弦电源作用下的零状态响应,得阶电路在正弦电源作用下的零状态响应 
  所以开路电压 阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  当ab端短路时,阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  故等效电阻  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时等效电路如图(b)所示。电路时间常数为阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  用相量法计算强制分量阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应 因此 阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  代入通解公式得:

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应V

  例3.图示电路原处于稳态,阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时开关打开。要求在阶电路在正弦电源作用下的零状态响应时满足阶电路在正弦电源作用下的零状态响应,求电路参数应满足的关系。

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应

  解:阶电路在正弦电源作用下的零状态响应阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
  分析得知:电容一阶电路属于零状态响应;
  电感一阶电路属于零输入响应;
  根据KVL,列写方程如下:

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应  (1)
阶电路在正弦电源作用下的零状态响应  (2)

  由式(1)解得     阶电路在正弦电源作用下的零状态响应   (3)

阶电路在正弦电源作用下的零状态响应  (4)

  由式(2)又解得      阶电路在正弦电源作用下的零状态响应    (5)

              由式(4)和式(5)相等解得  阶电路在正弦电源作用下的零状态响应
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