纯电容电路精选文档.ppt

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1、纯电容电路本讲稿第一页，共十五页引入复习：1、电容器的特性？2、纯电阻电路和纯电感电路的特点？知识巩固：有一个电感线圈，它的电阻可以忽略。把它接到220V、50Hz的交流电路中，通过它的电流为1A.。求线圈的自感系数。本讲稿第二页，共十五页一、交变电流能够通过电容器 实实验验电电路路如如图图所所示示，将将双双刀刀双双掷掷开开关关S分分别别接接到到电电压压相相等等的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗S接直流电源接直流电源时，灯泡不亮；时，灯泡不亮；S接交流电源接交流电源时，灯泡发光时，灯泡发光本讲稿第三页，共十五页1 1实验实验:表明直流不能通过电容器，表

2、明直流不能通过电容器，而交流能够而交流能够“通过通过”电容器电容器2 2理解理解 电电容容器器的的两两极极板板间间用用绝绝缘缘介介质质隔隔开开，因因此此直直流流不不能能通过通过 电电容容器器接接上上交交流流电电源源时时，自自由由电电荷荷并并未未通通过过极极板板间间的的绝绝缘缘介介质质，只只是是在在交交变变电电压压的的作作用用下下，电电容容器器交交替替地地进进行行充充、放放电电，电电路路中中有有了了电电流流，表表现现为为交交流流“通通过过”了了电容器电容器本讲稿第四页，共十五页本讲稿第五页，共十五页二、电容器对交变电流的阻碍作用本讲稿第六页，共十五页1实验实验:表明电容器对交流有阻碍作用表明电容

3、器对交流有阻碍作用2容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗.3影影响响容容抗抗的的因因素素：电电容容器器的的电电容容和和交交变变电电流流的的频频率率，电容越大，频率越高电容越大，频率越高，容抗越小，容抗越小4 4实际应用实际应用 隔直电容器隔直电容器通交流、隔直流通交流、隔直流 高频高频旁路电容器旁路电容器通高频、阻低频通高频、阻低频让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级z本讲稿第七页，共十五页ic uC若加在若加在C两端的电压为：两端的电压为：则则C上的充放电电流为：上的充放电电流为：如图所示

4、的电容电路：如图所示的电容电路：如图所示的电容电路：如图所示的电容电路：由电压、电流解析式可推出，电容元件上电流总是超前电压90数量上存在着：正弦电路中电容电压与电流的关系正弦电路中电容电压与电流的关系本讲稿第八页，共十五页其中：其中：IC=U C=U2f C=U/XC电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：容抗与哪些因容抗与哪些因素有关？素有关？XC与与频率频率成成反比反比反比反比；与；与电容量电容量C成成反比反比反比反比，因此，因此频率越高电路中容抗越小，这被称作电容元件频率越高电路中容

5、抗越小，这被称作电容元件的通交作用，高频电路中电容元件相当于短路。的通交作用，高频电路中电容元件相当于短路。直流情况直流情况下容抗为下容抗为多大？多大？直流下频率直流下频率f=0，所以所以XC=。我们说电容元我们说电容元件件相当于开路相当于开路相当于开路相当于开路。（隔直作用）。（隔直作用）X XC称为电容元件上的容抗，称为电容元件上的容抗，称为电容元件上的容抗，称为电容元件上的容抗，单位为欧姆单位为欧姆单位为欧姆单位为欧姆()。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。只容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。只有在有在一定频率一定频率下，电容元件的容抗才是下，电容元件的容抗才是常数常

6、数常数常数。本讲稿第九页，共十五页i（1）瞬时功率）瞬时功率 p则则up=UIsin2 ttu i 同相同相,电容充电电容充电;建立电场建立电场;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;电容放电电容放电;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;电容放电电容放电;p 0电容元件和电感元件电容元件和电感元件相同，只有能量交换相同，只有能量交换而不耗能，因此也是而不耗能，因此也是储能元件。储能元件。结论：结论：结论：结论：p为正弦波，频率为为正弦波，频率为ui 的的2倍；倍；在一个周期内，在一个周期内，C充电吸收的充电吸收的电能等于它放电发出的电能。电能等于它放电发出的电能。电容的功率电容的功率

7、本讲稿第十页，共十五页P P=0=0，电容元件不耗能电容元件不耗能（2 2）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔(Var)Var)Var)Var)（3）无功功率无功功率Q QC C问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论1.电容元件在直流、高频电路中如何？电容元件在直流、高频电路中如何？2.电感元件和电容元件有什么异同？电感元件和电容元件有什么异同？直流时直流时C相当于开路，高频时相当于开路，高频时C相当于短路。相当于短路。L和和C上都存在相位上都存在相位正交关

8、系正交关系正交关系正交关系，所不同的是，所不同的是L L上上电压超前电流电压超前电流电压超前电流电压超前电流，C C上上电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压，二者具有，二者具有对偶关系对偶关系对偶关系对偶关系：L和和C都是都是储能元件储能元件储能元件储能元件；直直流情况下流情况下C相当相当开路开路开路开路；L相当于相当于短路短路短路短路。本讲稿第十一页，共十五页 1 1 使用使用220V220V交流电源的电气设备和电子仪器，金交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到触摸外壳仍会感到“

9、麻手麻手”，用试电笔测试时，氖管，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？发光，这是为什么？与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器电容器”。原因：原因：本讲稿第十二页，共十五页1 1、如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，、如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变？为什么？如何改变？为什么？灯灯L L1 1变暗变暗灯灯L L2 2变亮变亮灯灯L L3 3亮度不变亮度不变本讲稿第十三页，共十五

10、页例例1如图所示，当交流电源的电压（有效值）如图所示，当交流电源的电压（有效值）U200V、频率、频率f50Hz时，三只灯时，三只灯A、B、C的亮度相同（的亮度相同（L无直流电阻）。无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为）将交流电源的频率变为f100Hz，则，则（）（2）将电源改为）将电源改为U220V的直流电源，则的直流电源，则（）AA灯比原来亮灯比原来亮 BB灯比原来亮灯比原来亮CC灯和原来一样亮灯和原来一样亮 DC灯比原来亮灯比原来亮本讲稿第十四页，共十五页解析：（解析：（1）电容的容抗与交流电的频率有关，）电容的容抗与交流电的频率有关，频率高、容抗小，即对高频交流电的阻碍作用小，频率高、容抗小，即对高频交流电的阻碍作用小，所以所以A对。线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增对。线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增加，所以加，所以B错。电阻错。电阻R中电流只与交流电有效值及中电流只与交流电有效值及R值有关，所以值有关，所以C正确。正确。（AC）（2）直流电无法通过电容，所以）直流电无法通过电容，所以A不亮。线圈不亮。线圈L无电阻，所以无电阻，所以B灯比原来亮。电压值与交流电有灯比原来亮。电压值与交流电有效值相同，所以效值相同，所以C灯亮度不变。灯亮度不变。（BC）本讲稿第十五页，共十五页