電路 邱關(guān)源 ppt 第六章

1、第六章第六章 儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件首首 頁(yè)頁(yè)本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)電容元件電容元件6-1電感元件電感元件6-2電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)6-31. 1. 電容元件的特性電容元件的特性3. 3. 電容、電感的串、并聯(lián)等效電容、電感的串、并聯(lián)等效l 重點(diǎn)重點(diǎn)：2. 2. 電感元件的特性電感元件的特性返 回6-1 電容元件電容元件電容器電容器 在外電源作用下，正、負(fù)電極上分在外電源作用下，正、負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，是一種儲(chǔ)存電能電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，是一種儲(chǔ)存電能的元件。的元件。下 頁(yè)上 頁(yè)_+

2、 qqU電導(dǎo)體由絕緣材料分開(kāi)就可以產(chǎn)生電容。電導(dǎo)體由絕緣材料分開(kāi)就可以產(chǎn)生電容。注意返 回下 頁(yè)上 頁(yè)實(shí)際電容器實(shí)際電容器返 回下 頁(yè)上 頁(yè)電力電容器電力電容器返 回1. 1. 定義定義電容元件電容元件儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷刻其儲(chǔ)存的電荷q與其兩端的電與其兩端的電壓壓 u能用能用q-u 平面上的一條曲線平面上的一條曲線來(lái)描述。來(lái)描述。0),(quf下 頁(yè)上 頁(yè)庫(kù)伏庫(kù)伏特性特性u(píng)qo返 回 任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓與電壓 u 成正比。成正比。q-u 特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線。特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線。 Cuq q

3、uo下 頁(yè)上 頁(yè)2.2.線性時(shí)不變電容元件線性時(shí)不變電容元件tanuqC 電容電容器的器的電容電容返 回l 電路符號(hào)電路符號(hào)Cu+q-qF (法拉法拉), 常用常用F，pF等表示等表示。l 單位單位下 頁(yè)上 頁(yè)1F=106 F1 F =106pF返 回tuCtCutqidddddd3.3.電容的電壓電容的電壓- -電流關(guān)系電流關(guān)系電容元件電容元件VCR的微分形式的微分形式下 頁(yè)上 頁(yè)u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方向Cui返 回tuCidd 當(dāng)當(dāng) u 為常數(shù)為常數(shù)( (直流直流) )時(shí)，時(shí)，i =0。電容相當(dāng)于開(kāi)路，。電容相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔斷直流作用。電容有隔斷直流作用。下 頁(yè)上 頁(yè)表明C

4、u+q-q 某一時(shí)刻電容電流某一時(shí)刻電容電流 i 的大小取決于電容電壓的大小取決于電容電壓 u 的的變化率，而與該時(shí)刻電壓變化率，而與該時(shí)刻電壓 u 的大小無(wú)關(guān)。電容的大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件。是動(dòng)態(tài)元件。返 回 實(shí)際電路中通過(guò)電容的電流實(shí)際電路中通過(guò)電容的電流 i 為有限值，為有限值，則電容電壓則電容電壓 u 必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。d du it下 頁(yè)上 頁(yè)tuo返 回 1( )( )dtu tiC00 11( )d( )dtttiiCCttiCtu0d)(1)(0 u(t0)是某一初始時(shí)刻是某一初始時(shí)刻t0的電壓的電壓 。tuCidd 某一時(shí)刻的電容電壓值與某一時(shí)刻的

5、電容電壓值與-到該時(shí)刻的所到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電容元件有記憶電流的有電流值有關(guān)，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。作用，故稱電容元件為記憶元件。表明下 頁(yè)上 頁(yè) 研究某一初始時(shí)刻研究某一初始時(shí)刻t0 以后的電容電壓，需以后的電容電壓，需要知道要知道t0時(shí)刻開(kāi)始作用的電流時(shí)刻開(kāi)始作用的電流 i 和和t0時(shí)刻的時(shí)刻的電壓電壓 u(t0)。返 回 d)(1)()( 00ttiCtutu電容元件電容元件VCR的積的積分形式分形式 當(dāng)電容的當(dāng)電容的 u，i 為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，上為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào)述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào)。下 頁(yè)上 頁(yè)注意

6、 上式中上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。狀態(tài)。 tuCidd返 回 d)(1)()( 00ttiCtutu4.4.電容的功率和儲(chǔ)能電容的功率和儲(chǔ)能tuuCuipdd 當(dāng)電容充電時(shí)，當(dāng)電容充電時(shí)， p 0, 電容吸收功率。電容吸收功率。 當(dāng)電容放電時(shí)，當(dāng)電容放電時(shí)，p 0, 電感吸收功率。電感吸收功率。 當(dāng)電流減小，當(dāng)電流減小，p0, , 電感發(fā)出功率。電感發(fā)出功率。 電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量并轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)能量并轉(zhuǎn)化為

7、磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無(wú)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無(wú)源元件、儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。源元件、儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。表明返 回從從t0到到 t 電感儲(chǔ)能的變化量為電感儲(chǔ)能的變化量為)(21)(21022tLitLiWL2d1d( )d2ttLiWLiLi l 電感的儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能下 頁(yè)上 頁(yè))(212tLi2211( )()22Li tLi返 回0itiLuipdd 電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感電電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感電流不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。流不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。 電感儲(chǔ)存的能量一定大于或

8、等于零。電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。下 頁(yè)上 頁(yè)表明返 回 0)(21 2tLiWL下 頁(yè)上 頁(yè)6-3 電容、電容、電感元件電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)的串聯(lián)與并聯(lián)1.1.電容的串聯(lián)電容的串聯(lián)u1uC2C1u2+-i 111( )dtui C 221( )dtui C 121211()( )dtuuui CC 1( )dti Cl 等效電容等效電容返 回下 頁(yè)上 頁(yè) 2121CCCCCiu+-C等效等效返 回u1uC2C1u2+-i111( )dtui C下 頁(yè)上 頁(yè)221( )dtui C1( )dtui CuCCCuCCu21211uCCCuCCu21122l 串聯(lián)電容的分壓串聯(lián)電容的分壓返

9、回u1uC2C1u2+-iiu+-C1221CCuu下 頁(yè)上 頁(yè)i2i1u+-C1C2ituCidd11tuCidd22tuCCiiidd)(2121tuCdd CCC 21等效等效2.2.電容的并聯(lián)電容的并聯(lián)l 等效電容等效電容返 回iu+-C下 頁(yè)上 頁(yè)tuCidd11tuCidd22tuCiddiCCi11iCCi22l 并聯(lián)電容的分流并聯(lián)電容的分流返 回i2i1u+-C1C2iiu+-C2121CiiC3. 3. 電感的串聯(lián)電感的串聯(lián)tiLudd11下 頁(yè)上 頁(yè)tiLtiLLuuudddd)(212121 LLLtiLudd22等效等效l 等效電感等效電感返 回u1uL2L1u2+-iiu+-LuLLLuLLtiLu211111dd下 頁(yè)上 頁(yè)uLLLuLLtiLu212222ddl 串聯(lián)電感的分壓串聯(lián)電感的分壓返 回u1uL2L1u2+-iiu+-L2121LLuu111( )dtiu L下 頁(yè)上 頁(yè)等效等效221( )dtiu L121111( )dtiiiu LL1( )dtu L212111111LLLLLLL4.4.電感的并聯(lián)電感的并聯(lián)l 等效電感等效電感返 回iu+-Lu+-L1L2i2i1i( )dtu Li下 頁(yè)上 頁(yè)2111121( )dtL iLiu iLLLL1222121( )dtL iLiu iLLLLl 并聯(lián)電