第13讲-电容元件和电感元件ppt课件.ppt

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1、第第 十三十三 讲讲1第一章 电路分析的基础知识第五章第五章 电容元件和电感元件电容元件和电感元件5-1 电容元件电容元件5-2 电容元件的电容元件的VCR5-3 电容电压的连续性和记忆性质电容电压的连续性和记忆性质5-4 电容储能电容储能5-5 电感元件电感元件5-6 电感元件的电感元件的VCR5-7 电容与电感的对偶性电容与电感的对偶性2第一章 电路分析的基础知识篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统本章教学要求本章教学要求1、掌握电容元件的、掌握电容元件的VCR；2、掌握电容电压的连续性、记忆性质；、掌握电容电压的连续

2、性、记忆性质；3、掌握电容的储能；、掌握电容的储能；4、掌握电感元件的、掌握电感元件的VCR；5、了解电容与电感的对偶性。、了解电容与电感的对偶性。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统本次课教学要求本次课教学要求l1 1、掌握电容元件的、掌握电容元件的VCR；l2 2、掌握、掌握电容电压的连续性和记忆性质电容电压的连续性和记忆性质；l3 3、掌握电容的储能。、掌握电容的储能。重点重点 电容元件的电容元件的VCR难点难点电容元件的电容元件的VCR篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时

3、计分系统是一种得分类型的系统第五章第五章 电容元件和电感元件电容元件和电感元件引言引言电阻电路的特点：电路的响应同激励的关系是即电阻电路的特点：电路的响应同激励的关系是即时的，与过去的激励无关，电路没有记忆作用；时的，与过去的激励无关，电路没有记忆作用；电路的数学描述是代数方程。电路的数学描述是代数方程。电容元件和电感元件的引出：电容元件和电感元件的引出：（）电路的功能仅用电阻元件还不能满足实际要求，（）电路的功能仅用电阻元件还不能满足实际要求，还需要有电容、电感元件；还需要有电容、电感元件；（）实际电路参数仅用电阻来描述，还必须有电容、（）实际电路参数仅用电阻来描述，还必须有电容、电感。电感

4、。含有电容元件、电感元件的电路，一般是动态电路，含有电容元件、电感元件的电路，一般是动态电路，其数学描述是微分方程。其数学描述是微分方程。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.1 电容元件电容元件l电容是储存电场能量或储存电荷的器件。电容是储存电场能量或储存电荷的器件。l实际电容器，简单地讲，是由两片平行实际电容器，简单地讲，是由两片平行导体极板，其间填充绝缘介质而构成的导体极板，其间填充绝缘介质而构成的储存电场能量的器件。储存电场能量的器件。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计

5、时计分系统是一种得分类型的系统外形与符号外形与符号实际电容器实际电容器电路符号电路符号篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统伏库特性伏库特性 若若一一个个二二端端元元件件在在任任一一时时刻刻，其其上上电电荷荷q q与与两两端端电电压压u u之之间间的的关关系系可可由由q q-u u平平面面上上的的一一条条不不随随时时间间变变化化，且且通通过过零零点点的的直直线线来来确确定定，则则此此二二端端元元件件称称为为线线性性时时不不变变电电容容元元件件，简简称称电电容容C C，其其特特性性曲曲线线及及符符号号如如下下图图所所示示。按按

6、图图中中的的参参考考方方向向可可得得电电容容元件的特性方程元件的特性方程 式中，参数式中，参数C C与直线的斜与直线的斜率成正比。当电荷单位为库率成正比。当电荷单位为库仑，电压单位为伏特时，电仑，电压单位为伏特时，电容的单位为法拉（容的单位为法拉（F F）线性电容伏库特性曲线线性电容伏库特性曲线或或篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统.2 电容元件的电容元件的VCR1、数学描述数学描述根据电流的定义及电容的伏库关系：根据电流的定义及电容的伏库关系：上上式式表表明明，电电容容的的电电流流与与其其端端电电压压的的变变化化率率成

7、成正正比比，与其电压的数值大小无关。与其电压的数值大小无关。电容对直流电压相当于开路，即有隔直作用。电容对直流电压相当于开路，即有隔直作用。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电压表达式电压表达式式中，式中，（1）不定积分形式：）不定积分形式：（2）定积分形式：）定积分形式：称为电容电压在称为电容电压在t t=t t0 0时刻的初始值。时刻的初始值。这这说说明明任任一一时时刻刻的的电电容容电电压压不不仅仅与与该该时时刻刻的的电电流流有有关关，而而且且还还与与此此时时刻刻以以前前的的“历历史史状状态态”有有关关（从从-开开始

8、始），故故电电容容称称为为“记忆元件记忆元件”。电容的电压是通过电荷的积累而形成的，不能突变。电容的电压是通过电荷的积累而形成的，不能突变。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、电容的、电容的VCR举例分析举例分析根据根据例例5-1 P164电容对三角波电压源的响应电容对三角波电压源的响应i正正比比于于u对对时时间间的的变变化化率率，当当u为为线线性性变变化化的的电电压压时时，i为为常常数数。所所以以，当当u为为三三角角波波时时，i为方波。为方波。代代入入数数据据，求求得得i为为幅幅度度0.4A的方波，波形如右图。的方波

9、，波形如右图。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、电容的、电容的VCR举例分析（续）举例分析（续）电流源的电流表达式：电流源的电流表达式：例例5-2 P165电容对三角波电流源的响应电容对三角波电流源的响应当当t=0.25ms时时,u=125V设初始电压为设初始电压为0 0，根据，根据t=00.25ms时时,u为为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统t=00.25ms时时,u为为t=0.250.75ms时时,u为为t=0.751.25ms时时,u为

10、为当当电电容容的的电电流流为为三三角角波波时时，其电压为抛物线波。其电压为抛物线波。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.3 电容电压的连续性质和记忆性质电容电压的连续性质和记忆性质1、连续性（电容电压不能跃变）：若电容电流、连续性（电容电压不能跃变）：若电容电流 在闭区间在闭区间 内为有界的，则电容电压内为有界的，则电容电压 在在开区间开区间 内为连续的。内为连续的。2、记忆性：某一时刻的电容电压取决于在此之前、记忆性：某一时刻的电容电压取决于在此之前电流的全部历史。电流的全部历史。如果如果uC不连续（出现间断），即不

11、连续（出现间断），即uC出现跳变，则电出现跳变，则电流必须无穷大，实际电路不可能出现，故在实际电流必须无穷大，实际电路不可能出现，故在实际电路中路中uC必然连续。必然连续。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电容的等效电路电容的等效电路根据根据令令则则根根据据上上式式可可以以画画出出电电容容的的等等效效电电路路如如右图所示。右图所示。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电容电压的任意波形电容电压的任意波形根据根据令令则则uC C可可以以根根据据积积分分

12、的的面面积积定则画出。定则画出。P168 P168 图图5-65-6，此此处处电电容容单单位位为为F F，电电流流为为mAmA，时时间间为为msms，则则电压为电压为V V。图图中中，在在t=8s=8s处处，有有S S1 1=S=S2 2，故此刻故此刻uC C的值为的值为0 0。当当i为为分分段段表表示示的的形形式式时时，uC C的的值可按下式一步到位：值可按下式一步到位：式式中中，i1 1、i2 2为为相相应时段的电流值。应时段的电流值。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.4 电容的储能电容的储能设设电电容容的的电电

13、压压和和电电流流参参考考方方向向相相关关联联，电电容容吸吸收收的的功率（瞬时功率）为功率（瞬时功率）为则在则在t t1 1t t2 2内电容中所储存的电场能量为内电容中所储存的电场能量为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.4 电容的储能（续）电容的储能（续）当当 时时，表表明明电电容容从从外外部部电电路路吸吸收收能能量量，并并以以电电场场形形式式储储存存能能量量（充充电电）；反反之之，当当 时时，表表明明电电容容将将原原先先已已储储存存的的电电场场能能量量向向外外部部电电路路释释放放（放放电电）。由由于于电电容容具具有能量储存能力，通常称为储能元件。有能量储存能力，通常称为储能元件。电容在任意时刻电容在任意时刻t t所储存的电场能量为所储存的电场能量为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统课外作业课外作业 PP.179-180 5-3，5-6END