电工技能培训专题-电路分析基础-电容元件和电感元件.ppt
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1、第六章 电容元件和电感元件,6.1电容元件,6.2电容的伏安特性,6.4电感元件,6.3电容的储能,6.5电感的伏安特性,6.6电感的储能,6.7电容、电感的串、并联,6.1电容元件,电容元件是实际电容器的理想模型。 电容器是由两块金属板间隔介质构成的。不同介质,命名了不同品种的电容,例如,陶瓷电容器、云母电容器、电解质电容器等。 如果电容器外接电源,两块极板上就分别聚集了等量的正负电荷,极板之间形成了电场,储存了电场能量。去掉了外电源,两极板上的电荷依靠电场力的作用相互吸引,由于介质的绝缘作用又不能中和,理想情况下,电荷就会永远地储存在电容中。,电容器 是能够储存电荷,建立电场,储存电场能量
2、的器件。 电路理论中的电容元件就是模拟电容器的这种物理特性的电路模型。,电容元件的定义,一个二端元件,在任一时刻 t,它的电荷与端电压u的关系用平面上的一条曲线确定,则该二端元件为电容元件,电容元件符号如图6-1(a)所示。,如果 特性曲线如图6-1(b)所示,是一条通 过原点的直线,且不随时间而变,则称该电容元件为线性时不变电容。,电容元件的定义,电容的单位,6.2电容的伏安特性,当电容的电流和电压是关联参考方向时 若电流和电压为非关联参考方向,则上式要加负号,如果任意选定一初始时刻 作为研究起 点, 以后的电压为,或,6.2电容的伏安特性,开关在 时刻从1端合向2端,设 时电容充电且电容电
3、压为,讨论 时电容电压的情况。,例6-2-1,解:在 t0时,开关合向2端,电容的充电电流 。设开关离开1端的瞬间为 ,合向2端的瞬间为 则,例6-2-1,已知 观察电路,由于开关动作从 过程,电容没有新增或新减的电荷,所以 或 即 (6-2-4),例6-2-1,式(6-2-4)说明电容在t=0时接入新电路,在换路瞬间电容上的电荷或电容电压不突变,这也正是瞬时电荷守恒定律的体现。于是式(6-2-4)可表示为:,例6-2-1,6.3电容的储能,6.3.1电容的能量公式 当电容电压与电流为关联参考方向时,每瞬时电容吸收的功率为 当电容充电时, 、 符号相同, 功率为正,电容吸收能量;当电容放电时,
4、 、 符号相反, 功率为负,电容释放能量。,从 到 时刻,电容元件吸收的电场能量为 时, 则,上式表明,电容在某一时刻的储能,只取决于该时刻的电容电压值。 6.3.2 总结和举例 电容元件的性能与电阻相比更复杂,为方便理解记忆,归纳电容元件的性能如下:,6.3.2 总结和举例,电容是动态元件 是直流时, 为0,即电容有隔直特性。 2. 电容的电流为有限值时,若电路在 时换路,电容电压不会跃变,即 电容是惯性元件。 3. 电容电压 ,说明了电容是记忆元件。,例6-3-1 电路如图 6-3(a)所示,电容电压 波形如图(b)所示,求电容电流 ,瞬时功率 和储能 并画出波形图。,解:由图(b)波形知
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