时刻电路中的电压、电流以及它们的各阶导数的值统称为电路电量的初始值。电路初始值的求法:
(1)根据换路前的电路,求出及
。
(2)根据换路定律求出及
。
(3)画出时的等效电路。其中电容用电压等于
的电压源代替,电感用电流等于
的电流源来代替。
(4)根据时的等效电路(电路已无动态元件),求出电路中待求电压和电流的初始值。
几点说明:
(1)用经典法求解微分方程时,须根据电路变量的初始值确定解答中的积分常数。把电容电压的初始值和电感电流的初始值
称为独立的初始值,其余的称为非独立的初始值。
(2)换路定律只适于求储能元件电容电压和电感电流的初始值,不能用于直接求其他变量的初始值。
(3)若电容电流和电感电压为无穷大时,不能应用换路定律求和
,需用电荷守恒求
,用磁链守恒求
,本书不予研究。
例9.1如图9.8所示电路,已知
时开关
打开,
。现
时将开关闭合,求
。
图9.8
解:
时,
打开,
。
时,
闭合,由换路定理可知:
因此,画出其时的等效电路,如图9.8
所示,有
例9.2如图9.9所示电路,
时开关
在“1”,电路已处于稳定状态。现
时将开关
从“1”扳到“2”,求
。
图9.9
解:
时开关
在“1”,电路已处于稳定状态,电感相当于短路,有
开关
在“2”,根据换路定理有
,因此,
时刻的等效电路如图9.9
所示,根据KVL、KCL有
解之得
例9.3图9.10所示电路,
时
闭合,电路已达稳态。今于
时刻打开
,求初始值
。
图9.10
解:
该电路中的激励为恒定激励。在恒定激励下,当电路达到稳定状态时,电路中的电容相当于开路,电感相当于短路。时,
闭合,电路中的电容相当于开路,电感相当于短路。故根据图9.10
有
时刻打开,故根据换路定律有
时刻的等效电路如图9.10
所示,有
又因有 ,
故得