来看看下面两条提到这种RC电路分析,也就是交直流输入的电路响应的稳态分析,
- 非正弦信号的电路响应
- 输入由直流电压和交流电压串联而成
RC电路图如下所示,各个参数文中都已经标示清楚。
要求求下面的a和b提到的电流电压:
a. i,vr,vc
b. I, VR,VC
来看看计算过程。
a,
用叠加法来解这个题目,两个独立的电压,一个直流一个交流。
先看直流20V作用在电中的情况,当到达稳态以后,可知:
i = 0;Vr = iR = 0V, 因此Vc = 20V。
再来看交流电压e = 20 sin377t V作用在电路上的时候作用:
电容的容抗是:
因此,总的回路阻抗是:
欧姆定律求解:
因此,最大值是:
时域的电流表达式为:
此时电阻上的电压为:
maxVr = 4.242/0.707 = 6V, 那么时域的vr是:
又可以求Vc:
那么Vc的最大值为:
maxVc = 5.656/0.707 = 8V
时域的vc可以求出如下:
下面求有效值公式:
根据前面算出的,可以求电流和电压的有效值:
有了上面的有效值,可以通过功率公式计算电路中的功率,也就是电阻上消耗的功率,电路中的电容这里当作理想器件,因此是没有损耗的:
延伸阅读:
下图给出了一个交流(正弦波)和直流叠加的信号。
这也就是图形的叠加法,就是二者相加。前面讲的方波的时候的,加上直流分量就是相当于把波形抬高。
再来看一下,正弦信号的复数表示或者说是向量表示方法,这也是后面几篇还会用到的文章。
正弦交流电的解析式和复数之间的对应关系可以表示为:
举个例子:
注意观察,这里可以看出一点,在正弦函数中,系数是最大值,而在复数表示的时候,系数是有效值。
如果把上面的电压电流用向量图表示,则为下面图示。
再来举个例子,用于向量计算。
解:
第一步先用向量表示一下,这两个函数。
然后在把向量变换成代数的形式,结果为下式。
两个就直接相加就可以了,计算加法时就是实部+实部,虚部+虚部。
最后再反变换成弦函数就可以了,最终结果如下。
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