【摘要】:所谓RC电路的零输入响应是指无电源激励,输入信号为零,仅由电容元件的初始储能所产生的电路的响应。RC电路零输入响应的实质就是RC电路的放电过程。在t=0时开关S由位置1指向位置2,电源脱离电路,输入信号为零。此时,电容上已经储有能量,电容C经电阻R放电。当电容上存储的电荷释放完时,电容两端电压为零,此时电路中无外加电源,至此放电过程结束,回路电流为零,电路进入一个新的稳态。
所谓RC电路的零输入响应是指无电源激励,输入信号为零,仅由电容元件的初始储能所产生的电路的响应。RC电路零输入响应的实质就是RC电路的放电过程。
图5-3 RC电路零输入响应
如图电路5-3所示,电路换路前,即S合在位置1上已处稳态,UC(0-)=U。在t=0时开关S由位置1指向位置2,电源脱离电路,输入信号为零。此时,电容上已经储有能量,电容C经电阻R放电。当电容上存储的电荷释放完时,电容两端电压为零,此时电路中无外加电源,至此放电过程结束,回路电流为零,电路进入一个新的稳态。
下面分析暂态过程。如图电路5-3所示,列KVL方程,可得
根据
代入上式得
设式(5-3)方程通解为uC=AePt,代入式(5-3)得该微分方程的特征方程PCR+1=0,可求得其根为P=-,故齐次微分方程的通解为uC=Ae
。根据换路定律,t=(0+)时,uC(0+)=U,可得A=U,代入可得
由此可见,在RC放电电路中,电容电压uC从初始值按指数规律衰减,衰减的快慢由RC,即时间常数τ决定。
【例5-2】 电路如图5-4所示,换路前电路处于稳定状态。t=0时刻开关断开,求t>0的电容电压。
图5-4 例5-2图
解 换路前开关闭合,电路处于稳定状态,电容电流为零,电容电压等于200Ω电阻的电压,由此得到
根据换路定律
时间常数
电容电压的零输入响应为
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