高教社2023宋涛27 《电工基础》教学方案 电路的暂态分析 RL串联电路的零状态响应.docx

电工基础教学方案教师：序号：27授课时间授课班级上课地点教学项目(任务)名称R1串联电路的零状态响应课时数2教学内容主要知识点R1电路零状态响应的概念；R1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R1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R1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教学内容学生活动时间分配(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R1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54.7.1R1串联电路的零状态响应在图4-7-1所示电路，电感的电流为零，电路处于稳态，在f=0时开关S闭合。我们现在就来分析换路后瞬间起到电路进入新的稳定状态这段时间内电感、电阻两端的电压也和以及电感上电流i的变化。1I+UJt-知识准备图4-7-1R1电路零状态响应1.过程分析在换路瞬间，因为电感上电流不能突变，电路中的电流保持零不变，即此时电阻上电压R为零，电源电压全部加在电感两端，所以电感1两端的电压仪从零突变为Us。随着时间的推移，电路中的电流，也逐渐加大，心也随着逐渐加大,但同时电感电压人却逐渐降低，直到电路进入一个新的稳态，即八.u1=QuR=USJ=TK此时过渡过程结束。在这个过程中，电源所提供的能量逐渐以磁场能量的形式储存于电感器中。跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题352.定量分析由图4-7-1所示电路，我们可以得到换路后电路的KV1方程为ur+u1=Us(4-7-1)因为IIR=Ri,从1=1电，并结合初始条件dtz(0+)=0,可得=(4-7.2)RRRdiu1=1-=Use1(4-7-3)1dtSRRur=R×i=Us(-e1)=Us-Use1(4-7-4)从公式(471)(4-7-4)可知，换路后的电流i由两部分组成，第一项(US/R)是电路进入稳态时跟随教师的知识准备的电流值，我们称之为“稳态分量”；第二项思路认真听35(UsRxe-'"C)随时间按指数函数的规律衰减，最后讲，并积极回答问题为零，称之为“暂态分量”。在整个过渡过程中，i可看作是稳态分量和暂态分量叠加而成。换路后电感两端的电压u1从Us开始随时间按指数函数的规律衰减，最后为零；电阻两端电压心从零开始上升，最终达到稳态值Us；其暂态分量(USeTRC)也随时间按同一指数规律衰减至零。图4-7-2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。通过例题讲解R1电路零状态响应分析例4.7.1在图471所示电路中，已知ts=20V,R=20Q,1=5H,电感原先无电流，电路处于稳态。试求开关S闭合后时，电路中电流和电感两端电压。解：以开关S闭合时刻为计时起点，则有Z(O)=/(0+)=/(0-)=0Ru1=USe7'=25=e4z当I=T=1R=520=14秒时，电路中电流i和电感两端电压的乙分别为i()=-e4=1-0.368=0.632(A)A-4×1U1=20e=20e4=20e,=20×0.36,跟随教师的思路认真听，进7.蝌田回答问题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R1零状态响应基础上，选做习题库中跟R1零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：清华大学出版社教学后记（包括自我评价与学生评价，教学过程的全面分析）学生们基础有差别，注意个别指导，注重培养学生学习的兴趣，多与学生互动，需要加强培养学生理论联系实际和解决实际问题的综合应用能力。（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）