为正弦电压源:
开关接通后电路的微分方程和初始值分别为
非齐次微分方程的通解由两个分量组成——此方程的任一特解和与此方程对应的齐次方程的通解,即
(1) 求特解
凡是满足微分方程的解均可作为特解。显然,在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
故电流的振幅相量为
式中,是图示RL串联电路的阻抗。特解时域表达式为
(2) 求对应的齐次微分方程的通解
齐次微分方程为
其通解为
(3) 非齐次微分方程的通解
将和代入,得
(4) 确定积分常数
根据初始条件,时
得
时的电流波形
将代入,得到非齐次微分方程的通解
右图中画出了时、和的波形。时的电流波形
例2.图(a)所示电路,开关原是接通的,时断开,已知。求电压。
(a) (b)
解:时电路为零状态,由换路定律得:
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 ,得
所以开路电压
当ab端短路时,,
故等效电阻 ,
时等效电路如图(b)所示。电路时间常数为。
用相量法计算强制分量
因此
代入通解公式得:
V
例3.图示电路原处于稳态,时开关打开。要求在时满足,求电路参数应满足的关系。
解:,
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:
(1)
(2)
由式(1)解得 (3)
(4)
由式(2)又解得 (5)
由式(4)和式(5)相等解得