2.1　換路定則及初始值的確定

2.1.1　換路定則

電路的接通、斷開、短路、電源或電路參數的改變等所有電路狀態的改變，統稱為換路。

包含電感或電容的電路稱為動態電路，在動態電路中，若換路打破了電路原有的穩態，電路中的各部分電壓、電流將被迫發生變化，以求達到新的穩態。但電路中的能量不能突變，否則將使功率趨近于無窮大，因此，能量的儲存和釋放需要一定的時間。電容上的儲能為，因為WC不能突變，所以電容上電壓也不能突變；電感上的儲能為，因為WL不能突變，所以電感上電流也不能突變?？梢姡娐返臅簯B過程是由于儲能元件的能量不能突變而產生的。

由上述分析可知，電路產生過渡過程必須具備以下兩個條件。

①電路有換路存在。

②電路中存在儲能元件（電感L或電容C）。

當電路發生換路時，電容上的電壓和電感中的電流不能突變，是時間的連續函數。設為換路瞬間，用表示換路前的終了時刻，用表示換路后的初始時刻，和在數值上都等于0。但時刻對應了換路之前的電路，而時刻對應了換路之后的電路。在換路前后的瞬間，即從到時刻的瞬間，電容上的電壓和電感中的電流不能突變，這稱為換路定則。換路定則可表示為

換路定則僅適用于換路瞬間，可根據它來確定時電路中電壓和電流的大小，即暫態過程的初始值。

2.1.2　初始電壓、電流的確定

設電路在0時刻發生換路，則時電路中的各電壓和電流值稱為暫態過程的初始值。初始值是分析暫態過程的一個重要的要素。初始值的求解步驟如下。

①根據換路前的電路（電路處于穩態，C視為開路，L視為短路），求出時刻的電容上的電壓和電感上的電流，即和。

②根據換路定則，確定電容上的初始電壓和電感上的初始電流

③畫出t=0+時刻的等效電路，即，將電容元件作為恒壓源處理，其大小和方向由確定；將電感元件作為恒流源處理，其大小和方向由確定。利用該等效電路求出其他各量的初始值。

〖例2.1〗在圖2.1（a）所示電路中，設開關閉合前電路已處于穩態。求開關閉合后瞬間的初始電壓、電流值：。

解：（1）畫出時的電路，如圖2.1（b）所示。由此電路中求出

（2）根據換路定則，得

（3）畫出的等效電路，如圖2.1（c）所示。其中，電容元件作為恒壓源處理，數值為；電感元件作為恒流源處理，數值為，方向如圖所示。由該電路求得其他各量的初始值。

【思考與練習】

2-1-1　具備哪些條件時，電路能夠產生過渡過程？

2-1-2　從能量的角度闡述換路定則的實質。

2-1-3　電感上的電壓和電容中的電流能否突變？電路中還有哪些量是可以突變的？