第5章電容元件與電感元件ppt課件

1、第五章第五章 電容元件和電感元件電容元件和電感元件 電容電感元件：是儲(chǔ)能元件，是動(dòng)態(tài)有憶元件，其VAR是用微積分方程來(lái)表示。 含有動(dòng)態(tài)元件的電路稱為動(dòng)態(tài)電路。分析動(dòng)態(tài)電路的根據(jù)仍是KVL、KCL和伏安關(guān)系。 本章重點(diǎn)： 電容、電感元件的伏安關(guān)系和貯能。5 51 1 電容元件電容元件一、電容元件一、電容元件 1 1、電容器的構(gòu)成：兩塊金屬板用絕緣介質(zhì)隔開(kāi)、電容器的構(gòu)成：兩塊金屬板用絕緣介質(zhì)隔開(kāi)就構(gòu)成了一個(gè)實(shí)踐電容器。就構(gòu)成了一個(gè)實(shí)踐電容器。2 2、 電容元件是電容器的理想化模型電容元件是電容器的理想化模型定義：可以在定義：可以在q qu u平面內(nèi)用一條曲線稱為庫(kù)伏特性平面內(nèi)用一條曲線稱為庫(kù)伏特性

2、曲線來(lái)描畫的二端元件稱為電容元件，即電荷曲線來(lái)描畫的二端元件稱為電容元件，即電荷q q和和電壓電壓u u存在著代數(shù)關(guān)系。假設(shè)該曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線，存在著代數(shù)關(guān)系。假設(shè)該曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線，那么稱為線性電容元件，否那么就稱為非線性電容元那么稱為線性電容元件，否那么就稱為非線性電容元件。件。qu通電通電 有等量異性電荷有等量異性電荷 電壓電壓 電場(chǎng)電場(chǎng) 斷電后電荷仍保管，因此儲(chǔ)存電場(chǎng)斷電后電荷仍保管，因此儲(chǔ)存電場(chǎng)能量。能量。5 51 1 電容元件電容元件 線性電容元件：線性電容元件：q(t)=Cu(t), Cq(t)=Cu(t), C為耿直常數(shù)。這為耿直常數(shù)。這是我們研討的主要對(duì)象。是我們研討的主

3、要對(duì)象。 3 3、符號(hào)及單位、符號(hào)及單位Cuc(t)ic(t)單位：法拉單位：法拉F，1F=10 6 F=10 12 pF二、電容的二、電容的VARVAR 1 1、電容的、電容的VARVAR： 電流只與電壓的變化率有關(guān)，當(dāng)電壓為直流時(shí)，電流只與電壓的變化率有關(guān)，當(dāng)電壓為直流時(shí)，電流為電流為0 0。電容有隔直流的作用。電容有隔直流的作用。dtduCticc)(dtduCticc)(1 1、 非關(guān)聯(lián)時(shí)，非關(guān)聯(lián)時(shí)， 5 51 1 電容元件電容元件 uc(t0) uc(t0) 普通取普通取 t0 t0 0 0 稱為電容電壓的初稱為電容電壓的初始值，表達(dá)了始值，表達(dá)了t0t0時(shí)時(shí) 刻以前電流對(duì)電壓的奉獻(xiàn)

4、?？桃郧半娏鲗?duì)電壓的奉獻(xiàn)。 描畫一個(gè)電容元件必需有兩個(gè)值：描畫一個(gè)電容元件必需有兩個(gè)值：C C值和值和 uc(t0)uc(t0)值。值。 2 2、電容的記憶性質(zhì)：電容電壓對(duì)電流有記憶作用、電容的記憶性質(zhì)：電容電壓對(duì)電流有記憶作用. . 只需知道電容的初始電壓和只需知道電容的初始電壓和t0t0時(shí)作用于電容的時(shí)作用于電容的電流，那么就能確定電流，那么就能確定t0t0時(shí)的電容電壓。時(shí)的電容電壓。t t ccctdtiCutu0)()(1)t ()(02 2、 , , 0)()(1)(0t cctdtiCtu其中，其中，5 51 1 電容元件電容元件 3 3、電容電壓的延續(xù)性：假設(shè)電容電流有界，那、電

5、容電壓的延續(xù)性：假設(shè)電容電流有界，那么電容電壓不躍變。電容電壓在么電容電壓不躍變。電容電壓在t0 t0 時(shí)不發(fā)生躍變時(shí)不發(fā)生躍變)0(_)0(ccuu)()(00tutucc或或 留意：留意： a、電容電流有能夠發(fā)生躍變。、電容電流有能夠發(fā)生躍變。 b、假設(shè)電容電壓在、假設(shè)電容電壓在t0時(shí)辰發(fā)生了躍變，時(shí)辰發(fā)生了躍變，那么那么t0時(shí)辰電容電流為無(wú)窮大。時(shí)辰電容電流為無(wú)窮大。 4、等效電路、等效電路+uc(t) Cic(t)+uc(0)U0+uc(t)Cic(t)+uc(0)0+U0三、電容元件的儲(chǔ)能三、電容元件的儲(chǔ)能5 51 1 電容元件電容元件在在t1-t2t1-t2時(shí)間段內(nèi)，電容儲(chǔ)存的能量

6、為：時(shí)間段內(nèi)，電容儲(chǔ)存的能量為：)()()(21)(21),12122221tWtWtCutCuttWCCccC（電容在任一時(shí)間電容在任一時(shí)間t t時(shí)的貯能為時(shí)的貯能為: :)(21)(2tCutWcC 0 0 結(jié)論：電容在某段時(shí)間內(nèi)的貯能只與該段時(shí)間起點(diǎn)結(jié)論：電容在某段時(shí)間內(nèi)的貯能只與該段時(shí)間起點(diǎn)的貯能和終點(diǎn)的貯能有關(guān)，與這段時(shí)間中其它時(shí)辰的的貯能和終點(diǎn)的貯能有關(guān)，與這段時(shí)間中其它時(shí)辰的能量無(wú)關(guān)。能量無(wú)關(guān)。 電容是貯能元件，它不耗費(fèi)能量，也不產(chǎn)生能電容是貯能元件，它不耗費(fèi)能量，也不產(chǎn)生能量，只是吸收和放出能量，實(shí)行能量的轉(zhuǎn)換。量，只是吸收和放出能量，實(shí)行能量的轉(zhuǎn)換。5 51 1 電容元件電容

7、元件四、實(shí)踐電容器四、實(shí)踐電容器GC并聯(lián)模型，并聯(lián)模型，G越小越好越小越好RC串聯(lián)模型，串聯(lián)模型，R越小越好越小越好CLG高頻時(shí)，在模型中應(yīng)忝加電感元件。高頻時(shí)，在模型中應(yīng)忝加電感元件。5 52 2 電感元件電感元件一、電感元件一、電感元件 1 1 、電感器：將導(dǎo)線繞成線圈的方式，也稱為、電感器：將導(dǎo)線繞成線圈的方式，也稱為電感線圈。線圈中不含鐵磁物質(zhì)時(shí)，稱為線性電感電感線圈。線圈中不含鐵磁物質(zhì)時(shí)，稱為線性電感線圈。線圈。i 磁鏈磁鏈 磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量 ，電感線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。，電感線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。 2 2、電感元件的定義：、電感元件的定義： 在在-i-i平面中能用一條曲線稱韋安特性曲線平面

8、中能用一條曲線稱韋安特性曲線來(lái)描畫的二端元件稱為電感元件。來(lái)描畫的二端元件稱為電感元件。 當(dāng)曲線為過(guò)原點(diǎn)的直線時(shí)當(dāng)曲線為過(guò)原點(diǎn)的直線時(shí), ,稱為線性電感元件。稱為線性電感元件。 線性電感元件是我們研討的主要對(duì)象。線性電感元件是我們研討的主要對(duì)象。 (t) (t)Li(t), LLi(t), L為耿直常數(shù)。單位：享利為耿直常數(shù)。單位：享利H H 1H 1H103 mH103 mHLiL(t)+uL(t)符號(hào)：符號(hào)：5 52 2 電感元件電感元件二、電感元件的二、電感元件的VAR：dtdiLtull)(1 1、 ( (非關(guān)聯(lián)時(shí)非關(guān)聯(lián)時(shí) ) )dtdiLtull)(2、t t llldttuLiti

9、0)(1)t ()(0 iL(t0) 普通取普通取 t0 0 稱為電感電流的初始值，稱為電感電流的初始值，表達(dá)了表達(dá)了t0時(shí)時(shí) 刻以前電壓對(duì)電流的奉獻(xiàn)?？桃郧半妷簩?duì)電流的奉獻(xiàn)。 描畫一個(gè)電感元件必需有兩個(gè)值：描畫一個(gè)電感元件必需有兩個(gè)值：L值和值和 iL(t0)值。值。 uL(t)只與只與iL(t)的變化率有關(guān)，當(dāng)?shù)淖兓视嘘P(guān)，當(dāng)iL(t)為直流時(shí)，為直流時(shí)， uL(t)0 (短路短路)，電感元件通直流。，電感元件通直流。5 52 2 電感元件電感元件 電感的記憶性質(zhì)：電感電流對(duì)電壓有記憶作用電感的記憶性質(zhì)：電感電流對(duì)電壓有記憶作用 ； 電感電流的延續(xù)性：假設(shè)電感電壓有界，那么電感電感電流的延續(xù)性：假設(shè)電感電壓有界，那么電感電流不躍變：電流不躍變：)()0(oiill)()(00titill或或三、電感元件的貯能三、電感元件的貯能 在在t1- t2t1- t2時(shí)間內(nèi)，電感儲(chǔ)存的能量為：時(shí)間內(nèi)，電感儲(chǔ)存的能量為：)()()(21)(21),12122221tWtWtLitLittWLLllL（電感在任一時(shí)間電感在任一時(shí)間t t時(shí)的貯能為：時(shí)的貯能為：)(21)(2tLitWlL 05 52 2 電