5-1 如图所示电路,由线性定常元件构成。在时间t=0以前,左边电容器被充电到Vs,右边电容器未充电。开关在时间t=0时闭合,试计算下列各项: a. t>=0时的电流i;
b. 在(0,T)这段时间内消耗的能量,T是该电路的时间常数; c. 在t->inf时,下列各极限值:
1. 电容器电压V1及V2; 2. 电流; 3. 储藏在电容器中的能量和消耗在电阻器中的能量。
解:
题7.1图
a. 对于
,我们由KVL得
(1)
(2)
由于
,
,
,
,所以
、
可以分别写成
(3)
(4)
将式(2)、(3)、(4)代入式(1),并对等式两边微分,可得
(5)
式(5)的通解为
(6)
在式(6)中取,并考虑到由式(1)所得的初始条件,我们得到
于是,求得
时的电流为
(7)
b. 在时间(0,T)内消耗的能量为
由于时间常数,所以
c. 在时
(1)电容器的电压及
将式(7)分别代入到式(3)、(4)得
于是,当
时
(2)电流 在式(7)中,令
,得
(3)储存在电容器中的能量为
消耗在电阻器中的能量为
5-2 在如图所示的电路中,达到稳态之前开关K一直是闭合的,一旦达到稳态,开关断开。假设断开时间发生在t=0,试求t>0时的i(t)及v(t)。
解:
题7.2图
在开关断开前,电路已达到稳态,此时电感器相当于短路,故得
开关断开后,电路如题7.2(a)图所示。
题7.2(a)图
根据KVL并利用两个元件的支路方程,可得用电流I表示的微分方程:
(1)
和
用给定的参数值代入(1),得
它的通解为
由于t=0时i(0)=K=10安,所以
5-3 在图示电路中,当t=0时开关K合上,求vc(t)。
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