若输入的激励信号为零,仅有储能元件的初始储能所激发的响应,称为零输入响应.
反之,电路的初始储能为零,仅由激励引起的响应为零状态响应.
动态电路,电源.电感或电容的初始储能均能作为电路的激励引起响应.
零状态响应(zero-state response):
电路在储能元件零初始条件下由外施激励引起的电路响应。
1.RC电路的零状态响应
t = 0时,开关S打向位置2,列方程:
一阶常系数非齐次线性微分方程
:特解(强制分量)
与输入激励的变化规律有关。当某些激励的强制分量为电路的稳态解时,强制分量又称为稳态分量。
(1)求稳态分量 即特解
和外加激励信号具有相同的形式。
在该电路中,令=K(常数)
代入方程 得
在电路中,通常取换路后的新稳态值 [记作:]作特解,故此特解也称为稳态分量。
所以该电路的特解为:
(2)求 :通解(自由分量,暂态分量)
能量关系
电源提供的能量一半消耗在电阻上,一半转换成电场能量储存在电容中,也就是说,充电效率为50%。
2.RL电路的零状态响应
已知iL(0-) = 0,求电感电流iL(t)。
3.一阶电路零状态响应解的一般公式
一阶电路的零状态响应是由激励引起的响应,它实质上是动态元件的储能由零逐渐增长到某一定值的过程。
(1)τ体现了一阶电路的固有特性,衰减快慢取决于时间常数τ。
RC电路τ = ReqC,RL电路τ = L/Req。
(2)
例6. 如图所示电路,已知t < 0时电路处于稳态,t = 0时开关S闭合。求t > 0时的L、i1、u2。