图示电路中,电容的初始能量为0,设开关S在t=0时刻闭合,此后电路将发生过渡过程,那么决定该过渡过程的时间常数:
A 、T= (R1+R2) C
B 、T= (R1//R2) C
C 、T=R2C
D 、与电路的外加激励Ui有关
【正确答案:B】
此题即求电容C左端的等效电阻,将电压源短路即得,Ro=R1//R2。
设电容那个两端的电压为U,那么流过6K电阻的电流为U/6k
流过电容的电流为I=CdU/dt, 总电流为(12-U)/3K,根据基尔霍夫节点定律
流过3K电阻的电流是流过6K电阻和电容电流的和,得到如下方程
(12V-U)/3k欧=U/6k欧+(10muF)dU/dt
而初始状态是U(0)=0,I(0)=12/3k
解以上微分方程得到 U=8-8*exp(-50*t) (V);
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+)=U/R2=40/200=0.2(A),i3(0+)=U/R3=40/200=0.2(A)。
t=∞时,电容相当于开路。i2(∞)=0。
i3(∞)=E/(R1+R3)=120/(200+200)=0.3(A)。
将电压源短路,从电容两端看进去,等效电阻:R=R2+R1∥R2=200+200∥200=300(Ω),电路时间常数为:τ=RC=300×200/1000000=0.06(s)。
三要素法:
i2(t)=0+(0.2-0)e^(-t/0.06)=0.2e^(-50t/3) (A)。
i3(t)=0.3+(0.2-0.3)e^(-t/0.06)=0.3-0.1e^(-50t/3) (A)。