13.3 RL电路的瞬态过程（课件）《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

13.3 RL电路的瞬态过程 同步精品课堂—中职专业课 《电工基础》（高教版·第2版） 1 学习 目标 理解RL电路时间常数定义（τ=L/R）及单位（秒） 学习目标 掌握RL电路接通、切断电源时电流和电压的变化规律 明确时间常数对瞬态过程快慢的影响 能进行时间常数及相关量的简单计算 新知学习 工厂里的电动机启动时，电流表指针会先大幅摆动再稳定；汽车熄火后，点火线圈还能短暂供电。这些现象都与RL电路的瞬态过程有关。电感和电阻组成的回路中，“时间常数”是关键，它像调速器，决定电流变化的快慢。今天我们就来学习RL电路的时间常数及瞬态规律，解开这些现象的奥秘。 新知学习 情景导入 新知学习 RL 电路接通电源 新知学习 在图所示的 RL 串联电路中，S 刚闭合时电路的方程为 i 、uR、uL 变化的数学表达式为 所以 式中 称为 RL 电路的时间常数，单位为秒(s)，意义和RC 电路的时间常数  相同。 新知学习 RL 电路接通电源 新知学习 i、uR 和 uL 随时间变化的曲线如图所示。 新知学习 RL 电路接通电源 新知学习 在图所示的电路中，S 闭合稳定后，断开 S 的等效电路如图所示。 新知学习 RL 电路切断电源 新知学习 i ，uR ，uL 的数学表达式为 式中 是开关断开瞬时电感线圈中的初始电流。 新知学习 RL 电路切断电源 新知学习 RL电路接通电源瞬间，电流和电感电压有何特点？ 答案：电流为0，电感电压等于电源电动势E；随时间推移，电流增大，电感电压减小。 随堂练习 RL电路切断电源后，电流如何变化？为什么？ 答案：电流从稳态值按指数规律衰减至0。因电感储存磁场能，阻碍电流突变，通过释放能量维持电流。 随堂练习 答案：B 解析：RL电路时间常数由电感L与电阻R的比值确定，即τ=L/R，单位为秒。 1.RL电路时间常数τ的表达式为（ ） A.τ=R/L B.τ=L/R C.τ=RL D.τ=1/(RL) 课堂练习 答案：C 解析：接通瞬间电流为0，电阻无电压，根据电路方程，电感电压等于电源电动势E。 2.RL电路接通电源瞬间，电感两端电压等于（ ） A.0 B.E/2 C.E D.2E 课堂练习 答案：B 解析：稳态时电流不变，自感电动势为0，电感两端电压为0，相当于短路。 3.RL电路达到稳态时，电感的特性相当于（ ） A.开路 B.短路 C.电阻 D.电容 课堂练习 答案：C 解析：τ与L成正比、与R成反比，增大L会使τ增大，与电源电压无关。 4.下列会使RL电路时间常数增大的是（ ） A.减小L B.增大R C.增大L D.减小电源电压 课堂练习 答案：C 解析：切断电源后，电感释放磁场能，电流从初始值按指数规律逐渐衰减至0。 5.RL电路切断电源后，电流变化规律是（ ） A.突变到0 B.线性减小 C.指数衰减 D.保持不变 课堂练习 答案：C 解析：接通时电流i=E/R(1-e(-t/τ))，t=3τ时，e(-3)≈0.05，故电流达稳态值的95%。 6.RL电路中，t=3τ时，电流约达到稳态值的（ ） A.63% B.86% C.95% D.99% 课堂练习 答案：A 解析：电阻电压u_R=Ri，电流随时间增大，故u_R逐渐增大至电源电动势E。 7.RL电路接通电源时，电阻两端电压随时间（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 课堂练习 答案：B 解析：τ是描述瞬态过程变化快慢的物理量，τ越大，变化越慢，过程越长。 8.时间常数τ反映RL电路瞬态过程的（ ） A.能量大小 B.变化快慢 C.电压高低 D.电流方向 课堂练习 答案：B 解析：切断电源时，电感产生自感电动势，阻碍电流减小，维持电流流动。 9.RL电路切断电源后，电感两端电压的作用是（ ） A.阻碍电流增大 B.阻碍电流减小 C.加速电流变化 D.无作用 课堂练习 答案：C 解析：τ=L/R，H/Ω的单位为秒，故时间常数单位是秒。 10.RL电路时间常数的单位是（ ） A.亨利（H） B.欧姆（Ω） C.秒（s） D.伏特（V） 课堂练习 答案：τ=L/R 解析：时间常数由电感L与电阻R的比值确定，是描述瞬态过程的关键参数。 1.RL电路时间常数τ的计算公式为______。 课堂练习 答案：E/R(1-e(-t/τ)) 解析：该式反映电流从0开始，按指数规律逐渐增大至稳态值E/R的过程。 2.RL电路接通电源时，电流随时间变化的表达式为i=______。 课堂练习 答案：0 解析：稳态时电流不变，自感电动势为0，故电感两端电压为0。 3.RL电路稳态时，电感两端电压为______。 课堂练习 答案：切断前的稳态电流 解析：电感电流不能突变，切断瞬间电流保持切断前的稳态值。 4.RL电路切断电源后，电流初始值等于______。 课堂练习 答案：长 解析：τ决定变化快慢，τ越大，电流变化越慢，瞬态过程持续时间越长。 5.τ越大，RL电路瞬态过程持续时间越______。 课堂练习 答案：秒（s） 解析：1亨利/1欧姆=1秒，故τ的单位为秒。 6.RL电路中，电感的单位是亨利，电阻的单位是欧姆，时间常数的单位是______。 课堂练习 答案：指数衰减 解析：电感电压uL=Ee(-t/τ)，从E开始按指数规律逐渐减小至0。 7.RL电路接通电源时，电感两端电压随时间按______规律变化。 课堂练习 答案：续流二极管 解析：二极管可提供电流通路，消耗电感能量，防止产生过高自感电动势。 8.切断RL电路电源时，为避免高电压，可并联______。 课堂练习 课堂小结 感谢观看 $