求大学学霸解题:电工学电路的暂态分析RC电路响应题,

2025-06-21 15:50:02
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回答1:

解:t<0时,电路处于稳态,因此i(0-)=0,uc(0-)=9V。

1、t=0+时刻,电路等效电路图如图:

电容电压不能突变,因此uc(0+)=uc(0-)=9V,因此:

显然,6Ω电阻两端电压此刻为:u(0+)=uc(0+)=9V;10Ω电阻两端电位相等,因此,i(0+)=0A。

2、t=∞时:电容充满电相当于开路,因此i(∞)=9/(10+6)=9/16(A)=0.5625A。

u(∞)=i(∞)×6=0.5625×6=3.375(V)。

3、求时间常数τ:等效电阻R=10∥6=15/4=3.75(Ω)。

因此:τ=RC=3.75×2=7.5(s)。

4、f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e^(-t/τ)。

因此:i(t)=0.5625+(0-0.5625)e^(-t/7.5)=0.5625-0.5625e^(-t/7.5) A。

u(t)=3.375+(9-3.375)e^(-t/7.5)=3.375+5.625e^(-t/7.5) V。

回答2:

u(c) = u(t) = 9V - i(t)*10Ω = 9 - 10i(t)
i(t) = i(c) + u(t)/6Ω = C*du(c)/dt + u(t)/6 = 2*du(t)/dt + u(t)/6
所以,
u(t) = 9 - 10i(t) = 9 - 10*2*du(t)/dt - 5u(t)/3
(1+5/3)*u(t) = 9 - 20*du(t)/dt
du(t)/dt = 1/60 * [27 - 8 * u(t)]
du(t)/[8*u(t)-27] = -dt/60
两边同时积分,可以得到:
(1/8)*ln[8*u(t) - 27] = -t/60 + c
ln[8*u(t) - 27] = -t/7.5 + c'
8*u(t) - 27 = C*e^(-t/7.5)
当 t = 0 时,u(0) = 9V。所以,C = 45V。因此,
u(t) = [45*e^(-t/7.5) + 27]/8 = 5.625*e^(-t/7.5) + 3.375
i(t) = [9 - u(t)]/10Ω = 0.9 - 0.3375 - 0.5625*e^(-t/7.5) = 0.5625 * [1 - e^(-t/7.5)]