06第六章電路上冊(cè)ppt課件

1、第第6 6章章 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) 6.3 1. 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 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)電極上分別在外電源作用下，正負(fù)電極上分別 帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電帶上等量異號(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)存電能的荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，是一種

2、儲(chǔ)存電能的 部件。部件。 下 頁(yè)上 頁(yè) _ + q q U 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。 留意 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 q 與其兩端與其兩端 的電壓的電壓 u u能用能用q qu u 平面上的平面上的 一條曲線(xiàn)來(lái)描述。一條曲線(xiàn)來(lái)描述。 0),(quf u q 下 頁(yè)上 頁(yè) 庫(kù)伏庫(kù)伏 特性特性 o 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 q與電壓與電壓 u u 成正比。成正比。q qu u 特性曲線(xiàn)是過(guò)原點(diǎn)的直

3、線(xiàn)。特性曲線(xiàn)是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。 Cuq q uo 下 頁(yè)上 頁(yè) 2.2.線(xiàn)性時(shí)不變電容元件線(xiàn)性時(shí)不變電容元件 tan u q C 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) C u +q-q F (法拉), 常用F，pF等表示。 l 單位單位 下 頁(yè)上 頁(yè) 1F=106 F 1 F =106pF 返 回 t u C t Cu t q i d d d d d d 3. 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VCRVCR的的 微分形式微分形式 下 頁(yè)上 頁(yè) u、i 取關(guān)聯(lián) 參考方向 C u i 返 回 t u Ci d d 當(dāng)當(dāng) u u 為常數(shù)為常數(shù)( (直流直

4、流) )時(shí)，時(shí)，i =0i =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) 闡明 C 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 的變化率的變化率,而與該時(shí)刻電壓而與該時(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 i 為有限值為有限值 ，則電容電壓，則電容電壓 u 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) 。 i dt du t i C t ud)( 1 )( 0 0 d)( 1 d)( 1 t t

5、 t i C i C )( 0 0d 1 t t i C ut 下 頁(yè)上 頁(yè) t u 0 返 回 )()( 0 0d 1 t t i C uutt 某一時(shí)刻的電容電壓值與某一時(shí)刻的電容電壓值與- - 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(chēng)電容元件為記憶元件。作用，故稱(chēng)電容元件為記憶元件。 闡明 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 t0 以后的電容電壓，需以后的電容電壓，需 要知道要知道t0t0時(shí)刻開(kāi)始作用的電流時(shí)刻開(kāi)始作用的電流 i i 和和t0t0時(shí)刻時(shí)刻 的電壓的電壓 u ut0t0）。）。 電容元件電

6、容元件 VCRVCR的積分的積分 形式形式 返 回 當(dāng)電容的當(dāng)電容的 u u，i i 為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微 分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào)分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào) ; ; 下 頁(yè)上 頁(yè) 留意 上式中上式中u(t0)u(t0)稱(chēng)為電容電壓的初始值，它反稱(chēng)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(chēng)為初始映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱(chēng)為初始 狀態(tài)。狀態(tài)。 t u Ci d d )()( 0 0)d 1 ( t t i C uutt 返 回 4.4.電容的功率和儲(chǔ)能電容的功率和儲(chǔ)能 t u Cuuip d d 當(dāng)電容充電，當(dāng)電容充電， p 0, p 0, 電容吸收功

7、率。電容吸收功率。 當(dāng)電容放電，當(dāng)電容放電，p 0, p 0, p0, 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, 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 能量轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間能量轉(zhuǎn)化為磁場(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)源內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無(wú)源 元件、是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。元件、是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。 闡明 返 回 從從t0t0到到 t t 電感儲(chǔ)能的變化量：電感儲(chǔ)能的變化量： )( 2 1 )( 2 1 0 22 tLit

8、LiWL t t L Li i LiW ) ( 2 1 d d d 2 l 電感的儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能 下 頁(yè)上 頁(yè) )( 2 1 2 tLi)( 2 1 )( 2 1 22 LitLi 返 回 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等于零。電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。 0)( 2 1 2 tLiWL 下 頁(yè)上 頁(yè) 闡明 返 回 l 實(shí)際電感線(xiàn)圈的模型實(shí)際電感線(xiàn)圈的模型 下 頁(yè)上 頁(yè) L u G + u (t) i L L u G C 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) 貼片型功率

9、電感貼片型功率電感 貼片電感貼片電感 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) 貼片型空心線(xiàn)圈貼片型空心線(xiàn)圈可調(diào)式電感可調(diào)式電感 環(huán)形線(xiàn)圈環(huán)形線(xiàn)圈立式功率型電感立式功率型電感 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) 電抗器電抗器 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) 6.3 6.3 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) 1.1.電容的串聯(lián)電容的串聯(lián) u1 u C2 C1 u2 + + + - - i t i C ud)( 1 1 1 t i C ud)( 1 2 2 t i CC uuud)() 11 ( 21 21 t i C d)( 1 l 等效電容等效電容 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) C 21 21 CC CC i u + - C

10、 等效等效 u1 u C2 C1 u2 + + + - - i 返 回 t i C ud)( 1 1 1 下 頁(yè)上 頁(yè) t i C ud)( 1 2 2 t i C ud)( 1 u CC C u C C u 21 2 1 1 u CC C u C C u 21 1 2 2 i u + - C u1 u C2 C1 u2 + + + - - i l 串聯(lián)電容的分壓串聯(lián)電容的分壓 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) i2i1 u + - C1C2 i t u Ci d d 11 t u Ci d d 22 t u CCiii d d )( 2121 t u C d d CCC 21 i u + - C 等效等

11、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 下 頁(yè)上 頁(yè) i2i1 u + - C1C2 i t u Ci d d 11 t u Ci d d 22 t u Ci d d i C C i 1 1 i C C i 2 2 i u + - C l 并聯(lián)電容的分流并聯(lián)電容的分流 返 回 3. 3. 電感的串聯(lián)電感的串聯(lián) t i Lu d d 11 下 頁(yè)上 頁(yè) t i L t i LLuuu d d d d )( 2121 21 LLL u1 u L2 L1 u2 + + + - - i i u + - L t i Lu d d 22 等效等效 l 等效電感等效電感 返 回 u

12、LL L u L L t i Lu 21 11 11 d d 下 頁(yè)上 頁(yè) u LL L u L L t i Lu 21 22 22 d d u1 u L2 L1 u2 + + + - - i i u + - L 等效等效 l 串聯(lián)電感的分壓串聯(lián)電感的分壓 返 回 t u L id)( 1 1 1 下 頁(yè)上 頁(yè) u + - L1L2 i2i1 i u + - L 等效等效 t u L id)( 1 2 2 t u LL iiid)( 11 11 21 t u L d)( 1 21 21 11 11 1 LL LL LL L 4.4.電感的并聯(lián)電感的并聯(lián) l 等效電感等效電感 返 回 iLu t

13、 d)( 下 頁(yè)上 頁(yè) 21 2 11 1 d)( 1 LL iL i L L u L i t 21 1 22 2 d)( 1 LL iL i L L u L i t u + - L1L2 i2i1 i u + - L 等效等效 l 并聯(lián)電感的分流并聯(lián)電感的分流 返 回 下 頁(yè)上 頁(yè) 留意 以上雖然是關(guān)于兩個(gè)電容或兩個(gè)電感以上雖然是關(guān)于兩個(gè)電容或兩個(gè)電感 的串聯(lián)和并聯(lián)等效，但其結(jié)論可以推廣到的串聯(lián)和并聯(lián)等效，但其結(jié)論可以推廣到 n n 個(gè)電容或個(gè)電容或 n n 個(gè)電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。個(gè)電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。 返 回 電梯按鈕電梯按鈕 前視圖前視圖 C1 電容模型電容模型 側(cè)視圖側(cè)視圖 實(shí)例實(shí)例 下 頁(yè)上 頁(yè) C1 C3C2 返 回 u(t) + - - us(t) + - - 固定固定 電容電容 C1