電路教案第6章--儲(chǔ)能元件

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上重點(diǎn)：電容元件的特性電感元件的特性電容、電感的串并聯(lián)等效6.1 電容元件電容器：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，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去的電路元件，是一種儲(chǔ)存電能的部件。電導(dǎo)體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。1. 定義電容元件：儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷 q 與其兩端的電壓 u能用qu 平面上的一條曲線來(lái)描述（右圖）。 2. 線性時(shí)不變電容元件任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓 u 成正比。qu 特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線。 q=Cu （右圖的紅線為直線）電路符號(hào)：（右圖）單位：F (法拉), 常用mF，pF等表示。3. 電

2、容的電壓¾電流關(guān)系 u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向（電容元件VCR的微分形式）表明：l 某一時(shí)刻電容電流 i 的大小取決于電容電壓 u 的變化率,而與該時(shí)刻電壓 u 的大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件；l 當(dāng) u 為常數(shù)(直流)時(shí)，i =0。電容相當(dāng)于開路，電容有隔斷直流作用；l 實(shí)際電路中通過(guò)電容的電流 i 為有限值，則電容電壓 u 必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。（） （1） （電容元件VCR的積分形式）公式表明：n 某一時(shí)刻的電容電壓值與-¥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作用，故稱電容元件為記憶元件。n 研究某一初始時(shí)刻t0 以后的電容電壓，需要知道t0時(shí)刻開始作用的電流 i

3、 和t0時(shí)刻的電壓 u（t0）。注意：l 當(dāng)電容的 u，i 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) ;l 上式中u(t0)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，也稱為初始狀態(tài)。4. 電容的功率和儲(chǔ)能l 功率： （u、 i 取關(guān)聯(lián)參考方向）（1） 當(dāng)電容充電， p >0, 電容吸收功率。（2） 當(dāng)電容放電，p <0, 電容發(fā)出功率。它表明：電容能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為電場(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，因此電容元件是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。l 電容的儲(chǔ)能：從t0到 t 電容儲(chǔ)能的變化量：公式表明：l 電容的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電壓值

4、有關(guān)，電容電壓不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變；l 電容儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。例2. 6.2 電感元件電感線圈：把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。1. 定義 電感元件：儲(chǔ)存磁能的兩端元件。任何時(shí)刻，其特性可用yi 平面上的一條曲線來(lái)描述。 2. 線性時(shí)不變電感元件 任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流 i 與其磁鏈y(cè) 成正比。 y i 特性為過(guò)原點(diǎn)的直線。 電路符號(hào)：?jiǎn)挝唬篐 (亨利)，常用mH，mH表示。3. 線性電感的電壓、電流關(guān)系 （u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向，電感元件VCR的微分關(guān)系）表明：l 電感電壓u 的大小取決于i

5、的變化率, 與 i 的大小無(wú)關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；l 當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u =0。電感相當(dāng)于短路；l 實(shí)際電路中電感的電壓 u為有限值，則電感電流 i 不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。（電感元件VCR的積分關(guān)系）表明：l 某一時(shí)刻的電感電流值與-¥到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。l 研究某一初始時(shí)刻t0 以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時(shí)刻開始作用的電壓 u 和t0時(shí)刻的電流 i（t0）。注意：l 當(dāng)電感的 u，i 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) ; ，l 上式中 i(t0)稱為電感電壓的初始值，它

6、反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。4. 電感的功率和儲(chǔ)能l 功率：u、 i 取關(guān)聯(lián)參考方向 當(dāng)電流增大，p>0, 電感吸收功率。當(dāng)電流減小，p<0, 電感發(fā)出功率。表明：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。l 電感的儲(chǔ)能從t0到 t 電感儲(chǔ)能的變化量：表明：（1） 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。（2） 電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。l 實(shí)際電感線圈的模型 理想（簡(jiǎn)化） 實(shí)際 高頻6.3 電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1. 電容的串聯(lián)l 等效電容， 等效電容：l 串聯(lián)電容的分壓， 可見：， （與電容值成反變關(guān)系）2. 電容的并聯(lián)l 等效電容 ，l 并聯(lián)電容的分流，注意：電容特性可與電阻特性對(duì)應(yīng)。串聯(lián)并聯(lián)；電流電壓。3. 電感的串聯(lián)l 等效電感 ，l 串聯(lián)電感的分壓4. 電感的并聯(lián)l 等效電感 ， l 并聯(lián)電感的分流可見：電感在不同電路中的電流-電壓特性類似于電阻。強(qiáng)調(diào)：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 n 個(gè)電容或 n 個(gè)電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。關(guān)于初始值問(wèn)題的說(shuō)明：初始值不為零的情況，電容在串聯(lián)時(shí)，可以不同，等效時(shí)，各電容初始電壓值相加；并聯(lián)時(shí)，