電路原理清華大學(xué)20-6電容元件和電感元件ppt課件

1、6.1 電容元件電容元件 6.2 電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路 6.3 電感元件電感元件 6.4 電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 電容、電感元件的基本特性電容、電感元件的基本特性返回目錄返回目錄 電容、電感的串、并聯(lián)電路，等效電容、電感的串、并聯(lián)電路，等效電容、電容、 電感的計(jì)算方法電感的計(jì)算方法6.1 6.1 電容元件電容元件CapacitorCapacitor） 線(xiàn)性定常電容元件：任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷線(xiàn)性定常電容元件：任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與與 電壓電壓 u 成正比。成正比。 電路符號(hào)電路符號(hào) 電容器電容器 +

2、+ + + +qqC 與電容有關(guān)的兩個(gè)變量與電容有關(guān)的兩個(gè)變量: C， q對(duì)于線(xiàn)性電容對(duì)于線(xiàn)性電容linear capacitance），有），有 q =Cu 一、元件特性一、元件特性 uqCdef C 稱(chēng)為電容器的電容稱(chēng)為電容器的電容 電容電容 C 的單位名稱(chēng)：的單位名稱(chēng)： 法拉）法拉） 符號(hào)：符號(hào)： F（Faraday ， 法拉第；法拉第； 17911867 ， British） F= A s / V = s / 常用常用F，nF，pF等表示。等表示。 Ciu+線(xiàn)性電容的線(xiàn)性電容的qu 特性曲線(xiàn)庫(kù)特性曲線(xiàn)庫(kù)伏特性是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。伏特性是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。 C= q / u tan qu0 二、

3、線(xiàn)性電容的電壓、電流關(guān)系二、線(xiàn)性電容的電壓、電流關(guān)系 或或 ttitqtqttiCtuttidtCiCtiCtu000000d)()( d1)( 1d1d 1)( tuCtqidddd Ciu+討論討論 （2i 的大小取決與的大小取決與 u 的變化率，與的變化率，與 u 的大小無(wú)關(guān)。的大小無(wú)關(guān)。 （4） 電容元件是一種記憶元件。電容元件是一種記憶元件。 （3當(dāng)當(dāng) u 為常數(shù)直流時(shí)，為常數(shù)直流時(shí)，du/dt =0 i=0。電容在。電容在 直流電路中相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔直作用。直流電路中相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔直作用。 （1u，i為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，i=Cdu/dt；u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)為非關(guān)

4、聯(lián)方向時(shí) ， i= Cdu/dt 。 三、三、 電容的儲(chǔ)能電容的儲(chǔ)能 從從t0到到 t 時(shí)刻電容的儲(chǔ)能時(shí)刻電容的儲(chǔ)能 )(21)(21)(21)(21)(022022tqCtqCtCutCutWC tuCuuitpdd)( 吸吸0)(21)(21)(21)(2121ddd)(220)(22)()(2 tqCtCuCutCuCuuCutWutuutC若若 返回目錄返回目錄6.2 6.2 電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路一、電容的串聯(lián)一、電容的串聯(lián)Ceq ui+_i等效電容等效電容C1ui+_u1n個(gè)電容串聯(lián)個(gè)電容串聯(lián)C2u2Cnun+_nu tu tu tu t12( )( )( )(

5、) tttnnu tiuiuiuCCC1200012111( )( )d(0)( )d(0)( )d(0) 由由KVLKVL，有，有代入各電容的電壓、電流關(guān)系式，得代入各電容的電壓、電流關(guān)系式，得ntkkniuCCC0112111()( )d(0) tiuC0eq1( )d(0) nknkCCCCC1eq1211111 C CCCC12eq12 等效電容與各電容的關(guān)系式為等效電容與各電容的關(guān)系式為結(jié)論：結(jié)論：n個(gè)串聯(lián)電容的等效電容值的倒數(shù)等于各電容值個(gè)串聯(lián)電容的等效電容值的倒數(shù)等于各電容值的倒數(shù)之和。的倒數(shù)之和。當(dāng)兩個(gè)電容串聯(lián)當(dāng)兩個(gè)電容串聯(lián)n=2時(shí)，等效電容值為時(shí)，等效電容值為nkkuu1(0

6、)(0) 二、電容的并聯(lián)二、電容的并聯(lián)Cequ+_+_q等效電容等效電容niiii12 nuuui tCCCttt12ddd( )ddd uCteqdd 由由KCL，有，有代入各電容的電壓、電流關(guān)系式，得代入各電容的電壓、電流關(guān)系式，得nuCCCt12d()diC1u+_i1C2i2Cnin+_+_q1q2qnn個(gè)電容并聯(lián)個(gè)電容并聯(lián)nnkkCCCCCeq121 等效電容與各電容的關(guān)系式為等效電容與各電容的關(guān)系式為結(jié)論：結(jié)論：n個(gè)并聯(lián)電容的等效電容值等于各電容值之和。個(gè)并聯(lián)電容的等效電容值等于各電容值之和。返回目錄返回目錄6.3 6.3 電感元件電感元件 （InductorInductor） 對(duì)

7、于線(xiàn)性電感對(duì)于線(xiàn)性電感l(wèi)inear inductance），有），有 = L i 線(xiàn)性定常電感元件：任何時(shí)刻，電感元件的磁鏈線(xiàn)性定常電感元件：任何時(shí)刻，電感元件的磁鏈 與與 電流電流 i 成正比。成正比。 Liu+電路符號(hào)電路符號(hào) 一、一、 元件特性元件特性 i+u+e線(xiàn)性電感的線(xiàn)性電感的 i 特性曲線(xiàn)韋特性曲線(xiàn)韋 安特性是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。安特性是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。 L= / i tan Li =N 為電感線(xiàn)圈的磁鏈為電感線(xiàn)圈的磁鏈 L 稱(chēng)為自感系數(shù)稱(chēng)為自感系數(shù)self inductance） 電感電感 L 的單位名稱(chēng)：亨利）的單位名稱(chēng)：亨利） 符號(hào)：符號(hào)： H （Henry，亨利；，亨利；1797

8、1878，American） H = Wb / A =V s / A = s i0 二、線(xiàn)性電感電壓、電流關(guān)系二、線(xiàn)性電感電壓、電流關(guān)系 u，i 取關(guān)聯(lián)參考方向取關(guān)聯(lián)參考方向 Liu+e+根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律 或或 000000111 ( )dd1 ( )d ( )( )dttti tuuudtLLLti tutLtttut ddddiuLtt 討論討論 （2） 電壓電壓u的大小取決于電流的大小取決于電流 i 的變化率，與的變化率，與 i 的大小無(wú)關(guān)；的大小無(wú)關(guān)； （4） 電感元件是一種記憶元件；電感元件是一種記憶元件； （3） 當(dāng)當(dāng) i 為常數(shù)直流時(shí)，為常數(shù)直

9、流時(shí)，di/dt =0 u=0 電感在直流電路中相當(dāng)于短路；電感在直流電路中相當(dāng)于短路； （1） u，i為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，u=Ldi/dt； u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，u= Ldi/dt 。 三、三、 電感的儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能 從從t0 到到t 時(shí)刻電感的儲(chǔ)能時(shí)刻電感的儲(chǔ)能 2222001111( )( )( )( )( )2222LWtLitLitttLL tiLiuitpdd)( 吸吸( )222()() 022d111( )d( )()d22211( )( )022i ttLiiiWtLiLiLitLiLittL 若若返回目錄返回目錄6.4 6.4 電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路

10、電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路 Leq ui+_等效電感等效電感L1ui+_u1n個(gè)電感串聯(lián)個(gè)電感串聯(lián)L2u2Lnun+_一、電感串聯(lián)一、電感串聯(lián)根據(jù)根據(jù)KVL和電感的電壓電流的關(guān)系，有和電感的電壓電流的關(guān)系，有nuuuu12 niiiLLLttt12ddd =dddniLLLt12d =()d iLteqd=dnLLLLeq12等效電感與各電感的關(guān)系式為等效電感與各電感的關(guān)系式為結(jié)論：結(jié)論：n個(gè)串聯(lián)電感的等效電感值等于各電感值之和。個(gè)串聯(lián)電感的等效電感值等于各電感值之和。二、電感的并聯(lián)二、電感的并聯(lián) Leq ui+_等效電感等效電感inL1ui+_i1L2i2Ln+_+_u1u2unn個(gè)電感并聯(lián)個(gè)電感并聯(lián)ni ti ti tit12( )( )( )( ) tuiL0eq1 ( )d(0) 根據(jù)根據(jù)KCL及電感的電壓與電流的關(guān)系式，有及電感的電壓與電流的關(guān)系式，有tttnnuiuiuiLLL1200012111( )d(0)( )d(0)( )d(0) tnnuiiiLLL12012111()( )d(0)(0)(0