21电路的暂态分析RC串联电路的零状态响应《电工技术》教学教案

《电工电子技术》

（1）教学方案教师序号26知识准备如图4-10所示，电容不带电（电压为零），电路处于稳态，在，=0时将开关S合上即发生换路，换路后瞬间到电路进入新的稳定状态这段时间内，电容、电阻两端的电压次和4c有怎样的变化？为什么？_I——十纵一:.+Q）Us.uc±lC图4-10RC零状态响应（充电）

4.

3.1RC串联电路的零状态响应

1.过程分析在换路瞬间，因为电容两端电压不能突变，保持为%（0+）=0电容相当于短路，电源电压Us全部加在电阻R上，即R两端的电压心将从零突变为Us，相应地，电路中的电流也由零突变为U0/R换路后，电容开始充电，两极板上积聚的电荷越来越多，其两端电压〃不断增大，同时电阻电压心却逐渐减小，电流，也不断地减小，直到电容充电结束，电容两端电压〃c等于Us，而电阻上的电压幺和电路中的电流i全部降为零，过渡过程结束，电路进入一个新的稳o在这个过程中，电源提供的能量逐渐以电场能的形式储存于电容器中跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题35知识准备

2.定量分析由图4-10所示电路，我们可以写出换路后电路的KVL方程为uR+uc=Us由于=iRi=C力，并结合初始条件Rdtc0+=°，可得t_tuc=Usl—e而=Us-Use标4-3-1tuR=Us-uc=Use*4-3-

2.限内i=，=seR4-3-3RR由公式4-3-1〜4-3-2可知，换路后电容两端电压心由两部分组成，第一项〃s是电容充电完毕后的电压值，是一个稳态值，我们称之为“稳态t分量”；第二项-Use改随时间按指数函数的规律衰减，最后为零，称之为“暂态分量”在整个过渡过程中，〃可看作是稳态分量和暂态跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题35分量叠加而成电阻两端电压幺和电路中的电流的最终稳态值为零，只有动态分量，也随时间按同一指数规律衰减图4-11给出了换路后电路中各元件两端电压和电路中电流随时间变化的曲线图4-11RC电路零状态响应曲线电路中各变量的暂态分量衰减的速度取决于RCo如同零输入响应，我们把kRC称为电路的时间常数同样，时间常数逾大，过渡过程持续的时间越长教学后记（包括自我评价与学生评价，教学过程的全面分析）（注教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、授课时间授课班级上课地点教学项目（任务）名称RC串联电路的零状态响应课时数2教学内容主要知识点RC电路零状态响应的概念；RC电路充电过程的定量分析重点、难点理解零状态响应电路特点；理解零状态响应曲线教学目标专业能力使学生掌握RC电路零状态响应基本概念、分析电路的零状态响应方法能力掌握RC电路零状态响应的分析方法社会能力团队协作能力，分析并解决问题的能力学生情况分析授课对象一般为电子信息工程技术专业普专大一新生教学环境要求教室、实训室教学方法教学做一体化教学手段多媒体演示结合实物展示，学生实训教学过程设计教学步骤地迎士…日

4、工—时间分配教学内容学生活动/.、（min）任务描述与课程导入动态电路由储能元件组成如果动态元件在换路前没有储能，那么换路后瞬间电容两端的电压为零，电感上的电流为零，我们称电路的这种状态为零初始状态一个零初始状态的电路，如果在换路后受到（直流）激励作用而产生的电流、电压，则称为电路的零状态（充电）响应本知识点是要结合例题，对RC电路的零状态响应进行定量分析，并分析时间常数对响应的影响跟随教师的思路认真听讲，回顾已学内容5通过例题讲解RC电路零状态响应分析例

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3.1在图4-10所示电路中，已知Us=220VC=l|iFR=200Q电容原先未储能，在，=0时开关S合上试求S闭合后1ms时的i和电谷上的电压uc解以开关S闭合时刻为计时起点电路的时间常数200x1x10—6=2x10—4⑸当/=1ms=10-3s时，有，驶e号1»-5=i.]x

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0.0077AR〃=1—2一位=220l—e—5=

218.5VCS跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题20教学步骤教学内容学生活动时间分配作业在看懂例题，深刻理解RC零状态响应基础上，选做习题库中跟RC零状态响应有关习题教学参考资料、网站《电路分析基础》赵伟光北京清华大学出版社。