图示电路中Uc(0-)=0,t=0时闭合开关S后,Uc(t)为多少?()
A 、
B 、
C 、
D 、
【正确答案:D】
电容为储能元件,电压不能突变,则Uc(0+) =Uc(0-)=0V,
电容对直流相当于断路,当t→∞时,Uc(∞) = 6V
换路前,uc=8v换路稳定后,uc=4v求电容的等效并联电阻时,恒压源可视为短路,电容的并联电阻为二个4ω电阻并联,等效为2ω时常数rc=0.5×2=1uc=(8-4)e^(-t)+4=4e^(-t)+4ic等于uc对时间的导数乘于电容ic=[-4e^(-t)]×0.5=-2e^(-t)
解:t=0-时,电容相当于开路,等效电路如上图。
Uan=3×20=60(V),Ubn=20V,所以:uc(0-)=Uab=Uan-Ubn=60-20=40(V)。
换路定理:uc(0-)=uc(0+)=40V。
t=0+时,电容相当于一个40V电压源,等效电路如下图。
根据KCL,得到各电阻的电流如上图所示。其中20Ω电阻电流为:(40+20)/20=3(A)。
KVL:
1、0×(-ic)=10×(ic+3)+60。
解得:ic=-4.5(A)。即:ic(0+)=-4.5(A)。
初始值iL=0,
稳态值iL=1A,
时间常数T=L/R=1/5s,
故电流iL=1-e^(-5t)A。
iL的变化规律是:
iL(t)=iL(0+)+{iL(∞)-iL(0+)}e^(-t/τ)
其中:初始值iL(0+)=iL(0-)=-3/(1+1//3)*3/4=-3/(7/4)*3/4=-9/7A---电感电流不会突变。
最终稳态电流iL(∞)=+9/7A---计算方法同iL(0-),电路结构和参数类似,只是3V电压的极性相反。
时间常数τ=L/R=L/(1+1//3)=3*4/7=12/7s---R是从L端看进去的等效电阻。
所以iL(t)=-9/7+{9/7+9/7)}e^(-7t/12)=-9/7+18/7e^(-7t/12)A。
扩展资料:
注意两点
1、换路定律成立的条件是电容电流i和电感电压ui为有限值,应用前应检查是否满足条件。理论上,某些奇异电路,换路形成由纯电容元件和电压源组成的电路,将可能出现电容电压发生强制突变,需要按照电荷守恒分析突变或者换路形成由纯电感元件和电流源组成的隔集,将可能出现电感发生强制突变,需要按照磁链守恒来分析突变。
2 、除了电容电压uc和电感电流i外,其它元件上的电压和电流,包括电容电流ic和电感电压ui并无连续性(即电阻两端电压ur或电流ir可以跃变,电容中的电流和电感两端电压也都可以跃变)
参考资料来源:百度百科——换路定理