如图所示电路原已稳定,t=0时开关由a合向b,求t≥0时的电容电压和电感电流,求电感电流的最大值

作者&投稿:狄庭 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
如图所示电路,原已处于稳态。t=0时,开关由a扳到b。求t>0时的U(t)。~

用三要素法求解、

从电路图可知,电压
u(t)=8*i(t)-10 (V)
所以,只要求出 i(t)就可以了。
利用三要素法
i(0+)=20V/10Ω
=2A
i(∞)=10V/(10+2+8)Ω
=0.5A
t≥0时,时间常数为
τ=L/R
=2H/(10+2+8)Ω
=0.1s
于是
i(t)=i(∞)+[i(0+)-i(∞)]e^(-t/τ)
=0.5+(2-0.5)e^(-t/0.1)
=0.5-1.5e^(-10t)
因此,u(t)就是:
u(t)=8*[0.5-1.5e^(-10t)]-10
= -6 - 12e^(-10t) (V)

t<0时,电容已充满电,显然电容器的电压初值uc(0)=10V,电感电流初值为0 A。t=0时,开关打到b,与左边电路没有关系了,右边电容对电阻电感放电,因为是一个二阶电路,用运算法求解,先画出运算等效电路,只有一个回路,用欧姆定律写出运算方程求解,查拉普拉斯变换表,得时域值。具体你自己做吧(书上的例子只是参数不同),都是数学运算,大概是这样子。
uc(0)/s=I(s)(0.1s+25+1/0.001s)
I(s)=100/[(s+200)(s+50)] (两个实根,不振荡)

电容上的电压和电感的电流在t=0时,应保持原来的数值不变,因此,Uc=10V,即原来处于稳态时,电源直接加到电容上。IL=0,因为在t=0之前,右侧电路开关是断开的,自然IL=0 。而电感电流的最大值应该是10V电压加在电阻25欧上,电感视为短路。于是可知IL=U/R=10/25=0.4(A)。

充电结束电容上的电压为电源电压,即10V。开关投向b时瞬间电流是,10/25=0·4A

当t<0时,电容已充满了电,电压达到了10伏。
当t>=0,电容向电阻,电感放电,这是一个电阻,电感,电容串联电路的过渡过程,其方程可参考《电工基础》中册(俞大光编)一书p123,电容电压,电感电流随时间而变化。
电感上最大电流为10/25=0.4A

列写KVL微分方程且整理得 Uc"+250Uc'+10⁴ Uc=0。特征值方程 λ²+250λ+10⁴=0,解得 λ₁=-50,λ₂=-200,由初始值Uc(0)=10Ⅴ,ⅰ(0)=0 确定任意常数A与B,解出电容电压与电流
电容电压 Uc(t)=(40/3)e⁻⁵⁰ᵗ -(10/3)e⁻²⁰⁰ᵗ 伏,
电路电流 i(t)=(2/3)e⁻⁵⁰ᵗ -(2/3)e⁻²⁰⁰ᵗ 安。
由于 t=0时 i=0,t=∞时 i=0,于是 t=0~∞ 时间区间必存在电流极大值。令 dⅰ/dt=0,得到 t=ln4/150s=0.0092 秒,此时电流i 有极大值,将t值代入电流函数式求得 Imax=0.31 安。

如图所示电路原已稳定,t=0时开关由a合向b,求t≥0时的电容电压和电感电流...
答:t<0时,电容已充满电,显然电容器的电压初值uc(0)=10V,电感电流初值为0 A。t=0时,开关打到b,与左边电路没有关系了,右边电容对电阻电感放电,因为是一个二阶电路,用运算法求解,先画出运算等效电路,只有一个回路,用欧姆定律写出运算方程求解,查拉普拉斯变换表,得时域值。具体你自己做吧(...

图示电路原已稳定,t=0时将开关S闭合。已知:R1=R2=1MΩ,C=10μF,Us=...
答:解题过程如下图:

图示电路原来已经稳定,t=0时断开开关,用三要素法求t>0的电感电流i(t...
答:i(∞)=[12/(2+2//1)]2/3-[2/(2+2//1)]4+8/(2//2+1)=3-3+4=4A τ=L/R=1/(2//2+1)=1/2=0.5S i(t)=4+(8-4)e^-t/τ=4+4e^-2t 根据KVL:u(t)=Ldi/dt+i1-8=-8e^-2t+4+4e^-2t-8 =-4e^-2t-4 V ...

图示电路原已稳定,t=0 时断开开关S后,则在t = (0+ ) 时,求电容储能和电...
答:在t=0时,∵电容两端电压uc=0,∴电容储能Wc=0。∵iL(0+)=12/2=6A,∴电感的储能WL=0.5LI^2=0.5x1x36=18 J

图示电路原已稳定,t = 0时将开关S闭合。已知:R1 = 6 ,R2 = 3 ,C =...
答:使用三要素法。闭合瞬间,电容电压不能突变,uc(0+)=uc(0-)=3V R2分压;ic(0+)=-[uc(0+)/R1+uc(0+)/R2]=2.5A;等效电阻R=R1//R2=6/5;时间常数τ=RC;稳态值都是0;代入公式即可。

图示电路原来已经稳定,t=0时断开开关,用三要素法求t>0的电感电流i(t...
答:开关断开前其余元件被开关短路:i(0-) = 8/1 = 8A 开关断开后,用电流源与电压源转换的方法化简电路:i(0+) = i(0-) = 8A i(∞) = 10/2 = 5A

图示电路原已稳定,在t=0瞬间将开关S闭合,试求S闭后的i2(t)、 i3(t...
答:解:t=0-时,开关S断开,电路中没有电源激励,Uc(0-)=0。换路定理:uc(0+)=uc(0-)=0,此时电容相当于一个0V的电压源,也就是短路,上图。并联支路电压:U=E×(R2∥R3)/(R1+R2∥R3)=120×(200∥200)/(200+200∥200)=120×100/(200+100)=40(V)。所以:i2(0+...

电路如图所示,电路原已稳定.在t=0时,将开关S由1换接到2,求经过多长时 ...
答:Uc(0-)=1v=Uc(0+),Uc(∞)=-2v,τ=RoC,其中Ro=10k,τ=0.01,Uc(t)=0=Uc(∞)+[Uc(0+)-Uc(∞)]e^(-t/τ),2/3= e^(-t/0.01),-t=0.01 loge(2/3),t=4.1ms。

图示电路原已稳定。t=0时开关s闭合,求电路的初始值i(t)
答:t=0时开关s闭合,说明没有闭合时,只有电流源作用,所以电感上的电流就是15欧电阻上的电流,即:i(0+)=2*5/(15+5)=0.5 A

电路如图所示,原先已处于稳定状态,t=0时开关S由位置1换接到位置2,试求...
答:这是个一阶电路,用三要素法。iL(0)=-6/5 A iL(∞)=+6/5 A 时间常数 T=9/5 s 所以iL(t)=(-6/5-6/5)e^(-5t/9)+6/5 A