電路教案第6章--儲能元件

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上重點：電容元件的特性電感元件的特性電容、電感的串并聯(lián)等效6.1 電容元件電容器：在外電源作用下，正負電極上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長久地聚集下去的電路元件，是一種儲存電能的部件。電導體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。1. 定義電容元件：儲存電能的兩端元件。任何時刻其儲存的電荷 q 與其兩端的電壓 u能用qu 平面上的一條曲線來描述（右圖）。 2. 線性時不變電容元件任何時刻，電容元件極板上的電荷q與電壓 u 成正比。qu 特性曲線是過原點的直線。 q=Cu （右圖的紅線為直線）電路符號：（右圖）單位：F (法拉), 常用mF，pF等表示。3. 電

2、容的電壓¾電流關系 u、i 取關聯(lián)參考方向（電容元件VCR的微分形式）表明：l 某一時刻電容電流 i 的大小取決于電容電壓 u 的變化率,而與該時刻電壓 u 的大小無關。電容是動態(tài)元件；l 當 u 為常數(shù)(直流)時，i =0。電容相當于開路，電容有隔斷直流作用；l 實際電路中通過電容的電流 i 為有限值，則電容電壓 u 必定是時間的連續(xù)函數(shù)。（） （1） （電容元件VCR的積分形式）公式表明：n 某一時刻的電容電壓值與-¥到該時刻的所有電流值有關，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。n 研究某一初始時刻t0 以后的電容電壓，需要知道t0時刻開始作用的電流 i

3、 和t0時刻的電壓 u（t0）。注意：l 當電容的 u，i 為非關聯(lián)方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號 ;l 上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態(tài)。4. 電容的功率和儲能l 功率： （u、 i 取關聯(lián)參考方向）（1） 當電容充電， p >0, 電容吸收功率。（2） 當電容放電，p <0, 電容發(fā)出功率。它表明：電容能在一段時間內吸收外部供給的能量轉化為電場能量儲存起來，在另一段時間內又把能量釋放回電路，因此電容元件是儲能元件，它本身不消耗能量。l 電容的儲能：從t0到 t 電容儲能的變化量：公式表明：l 電容的儲能只與當時的電壓值

4、有關，電容電壓不能躍變，反映了儲能不能躍變；l 電容儲存的能量一定大于或等于零。例2. 6.2 電感元件電感線圈：把金屬導線繞在一骨架上構成一實際電感線圈，當電流通過線圈時，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲存磁能的部件。1. 定義 電感元件：儲存磁能的兩端元件。任何時刻，其特性可用yi 平面上的一條曲線來描述。 2. 線性時不變電感元件 任何時刻，通過電感元件的電流 i 與其磁鏈y 成正比。 y i 特性為過原點的直線。 電路符號：單位：H (亨利)，常用mH，mH表示。3. 線性電感的電壓、電流關系 （u、i 取關聯(lián)參考方向，電感元件VCR的微分關系）表明：l 電感電壓u 的大小取決于i

5、的變化率, 與 i 的大小無關，電感是動態(tài)元件；l 當i為常數(shù)(直流)時，u =0。電感相當于短路；l 實際電路中電感的電壓 u為有限值，則電感電流 i 不能躍變，必定是時間的連續(xù)函數(shù)。（電感元件VCR的積分關系）表明：l 某一時刻的電感電流值與-¥到該時刻的所有電流值有關，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。l 研究某一初始時刻t0 以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時刻開始作用的電壓 u 和t0時刻的電流 i（t0）。注意：l 當電感的 u，i 為非關聯(lián)方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號 ; ，l 上式中 i(t0)稱為電感電壓的初始值，它

6、反映電感初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態(tài)。4. 電感的功率和儲能l 功率：u、 i 取關聯(lián)參考方向 當電流增大，p>0, 電感吸收功率。當電流減小，p<0, 電感發(fā)出功率。表明：電感能在一段時間內吸收外部供給的能量轉化為磁場能量儲存起來，在另一段時間內又把能量釋放回電路，因此電感元件是無源元件、是儲能元件，它本身不消耗能量。l 電感的儲能從t0到 t 電感儲能的變化量：表明：（1） 電感的儲能只與當時的電流值有關，電感電流不能躍變，反映了儲能不能躍變。（2） 電感儲存的能量一定大于或等于零。l 實際電感線圈的模型 理想（簡化） 實際 高頻6.3 電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1. 電容的串聯(lián)l 等效電容， 等效電容：l 串聯(lián)電容的分壓， 可見：， （與電容值成反變關系）2. 電容的并聯(lián)l 等效電容 ，l 并聯(lián)電容的分流，注意：電容特性可與電阻特性對應。串聯(lián)并聯(lián)；電流電壓。3. 電感的串聯(lián)l 等效電感 ，l 串聯(lián)電感的分壓4. 電感的并聯(lián)l 等效電感 ， l 并聯(lián)電感的分流可見：電感在不同電路中的電流-電壓特性類似于電阻。強調：以上雖然是關于兩個電容或兩個電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效，但其結論可以推廣到 n 個電容或 n 個電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。關于初始值問題的說明：初始值不為零的情況，電容在串聯(lián)時，可以不同，等效時，各電容初始電壓值相加；并聯(lián)時，