一階電路的固有響應?TLq甜甜2021-06-29 16:13:12

零輸入響應指的是在沒有外加電源激勵的情況下,電路由其非零初始狀態引起的響應。簡單說,就是電容或者電感在t=0時刻存有初始能量,在沒有接電源的情況下,t>0以後的時間內,電路中的電壓與電流的關係。為了構建這種狀態,我們設定如下電路:

t>0以後顯然指的是開關斷開,而不是你說的閉合。

好了,轉入正題。任何時候提到電壓/電流的正負,實際上都是相對的,需要有參考量。

開關S斷開以前,i_{L} 流過電感,顯然電感電勢上為正,下為負。此時是t=0以前。

開關斷開以後(t>0),i_{L} 瞬間變為0,電感線圈內將出現感應電流,根據楞次定律,感應電流總會反抗導致感應電流出現的變化,而感應電流的出現是因為i_{L} 突然減小,因此感應電流將“反抗”i_{L} 的減小,也就是要增大與之相同方向的電流。所以感應電流的方向與之前流過電感的i_{L} 方向相同。注意,此時電路只存在感應電流,i_{L} 已不存在。所以感應電流流出端(圖中電感下方)的電壓要高於流入端(圖中電感上方),即下正上負,顯然與t=0以前的電感電壓是相反的。如果我們定義t=0以前的情況為正,那麼這裡(t>0)就是負嘍。

另外從數學表示式也可以證明,電感兩端電壓與流經電流隨時間變化的關係式是:u_{L}(t)=L\frac{di_{L}(t) }{dt} 。定義t<0時(開關斷開以前)的電流i_{L} 方向為正。t=0瞬間,i_{L} 急劇減小,所以其導數/微分是負的,那麼u_{L}(t) 顯然也就變成負的了。