電感元件和電容元件課件

1、第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.1 電容元件電容元件3.2 電容的串、電容的串、 并聯(lián)并聯(lián)3.3 電感元件電感元件第第3章章 電感元件與電容元件電感元件與電容元件第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇目的與要求目的與要求1. 理解電容、電感元件上的u-i關(guān)系2. 會分析電容器的串并聯(lián)電路第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇重點與難點重點與難點重點： （1）電容器的串并聯(lián)電路 （2）電容、電感元件上的u-i關(guān)系難點： （1）電容器串聯(lián)使用時最大工作電壓的 計算 （2

2、）電容、電感元件上的u-i關(guān)系第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇1. 電容元件是一個理想的二端元件, 它的圖形符號如圖3.1所示。uqC (3.1)圖3.1 線性電容元件的圖形符號iu q qC3.1電電 容容 元元 件件 3.1.1 電容元件的基本概念（一）電容元件的基本概念（一）第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇 3.1.1 電容元件的基本概念（二）電容元件的基本概念（二）FpFFF1261011012. 電容的SI單位為法拉, 符號為F; 1 F=1 CV。常采用微法（F）和皮法（pF）作為其單位。第

3、3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.1.2 電容元件的電容元件的ui關(guān)系關(guān)系 dtduCi dtdqi 根據(jù)電流的定義，及q=Cu電流與該時刻電壓的變化率成正比。 若電壓不變， i=0。電容相當(dāng)與開路（隔直流作用）關(guān)聯(lián)參考方向下第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.1.3 電容元件的儲能（一）電容元件的儲能（一）)(21)(21022)()(000tCutCuuduCddtduCupdwtttututtc電容元件吸收的電能為在電壓和電流關(guān)聯(lián)的參考方向下, 電容元件吸收的功率為dtduuCuip第3章 電感元

4、件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.1.3 電容元件的儲能（二）電容元件的儲能（二）)(212tCuwC從時間t1到t2, 電容元件吸收的能量為)()()(21)(2112122)()(221twtwtCutCuuduCwCCtutuC若選取t0為電壓等于零的時刻, 即u(t0)=第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例.（一）（一）uCi(a)10101 2 3 4 5 6 7 8 9u / Vt / s(b)551 2 345 6 7 8 9i / At / s(c)00圖 3.2 例 3.1 圖圖3.2（a）所示電

5、路中, 電容C0.5F, 電壓u的波形圖如圖3.2（b）所示。求電容電流i, 并繪出其波形。 第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例.（二）（二）sVdtdu/101010101066解解 由電壓u的波形, 應(yīng)用電容元件的元件約束關(guān)系, 可求出電流i。 當(dāng)0t1s, 電壓u從均勻上升到 10V, 其變化率為第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例.（三）（三）由式(.2)可得AdtduCi51010105 . 066 當(dāng)1st3s, 5st7s及t8s時，電壓u為常量, 其變化率為0dtdu第3章 電感元件與

6、電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例.（四）（四）AdtduCi5)1010(105 . 066 當(dāng) 7st8s時, 電壓u由10V均勻上升到, 其變化率為sVdtdu/1010101)10(066故電流第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例.（五）（五）故電流AdtduCi51010105 . 066第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.2 電容的串、電容的串、 并聯(lián)并聯(lián)3.2.1 電容器的并聯(lián)（一）電容器的并聯(lián)（一）u q1 q1C1 q2 q2C2 q3 q3C3(a)uC

7、(b) q q圖3.3第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.2.1 電容器的并聯(lián)（二）電容器的并聯(lián)（二）321321321321321321332211)(:,CCCCuCCCuCuCuCqqqqCCCqqquCquCquCq第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.2.2 電容器的串聯(lián)（一）電容器的串聯(lián)（一）u q qC1(a)uC(b) q qu1 q qC2u2 q qC3u3圖3.4第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.2.2 電容器的串聯(lián)（二）電容器的串聯(lián)（

8、二）MMCUqqCCCCqCqCquuuCCCCCquCCCqCqCqCquuuuuCuCuCq3213213213213213213213322111:1:1:1111)111(第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例 3.2（一）（一）電路如圖3.5所示, 已知U=18V, C1=C2=6F, C3=3F。求等效電容C及各電容兩端的電壓U1, U2, U3。 U1U2U3U=18VC1C2C3FFFab圖3.5 例3.2圖第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例 3.2（二）（二）解 2與C3串聯(lián)的等效電容

9、為VUUFCCCFCCCCC18862236361231323223第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例 3.2（三）（三）VUVUCCUUVUU12,62:11:1:1832323232第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例 3.3（一）（一）已知電容C1=4F, 耐壓值UM1=150V, 電容C2=12F, 耐壓值UM1=360V。 （1） 將兩只電容器并聯(lián)使用, 等效電容是多大？ 最大工作電壓是多少？（2） 將兩只電容器串聯(lián)使用, 等效電容是多大？ 最大工作電壓是多少？第3章 電感元件與電容元件ht

10、tp:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例 3.3（二）（二）解（1） 將兩只電容器并聯(lián)使用時, 等效電容為FCCC1612421其耐壓值為VUUM1501FCCCCC31241242121（2） 將兩只電容器串聯(lián)使用時, 等效電容為第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例 3.3（三）（三） 求取電量的限額VCqUVCqUUCuCuCqCUCqCUCqMMMMMMMMMMMM2001031062001012106150106,1032. 436010121061501046464214min22113622246111 求工作電壓第3章 電

11、感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3 電電 感感 元元 件件 3.3.1 電感元件的基本概念（一）電感元件的基本概念（一）LLN自感磁鏈LLiL（.）稱為電感元件的自感系數(shù), 或電感系數(shù), 簡稱電感。 第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3.1 電感元件的基本概念（二）電感元件的基本概念（二）ABiiuL ,L圖 3.7 線圈的磁通和磁鏈第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3.1 電感元件的基本概念（三）電感元件的基本概念（三）iLu圖 3.8 線性電感元件第3章

12、電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3.1 電感元件的基本概念（四）電感元件的基本概念（四）HHHmH63101,101電感SI單位為亨利, 符號為H; 1 H=1 WbA。通常還用毫亨（mH）和微亨（H）作為其單位, 它們與亨的換算關(guān)系為第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3.2 電感元件的電感元件的ui關(guān)系關(guān)系dtdiLudtLiddtduLiLL)(3.7)第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3.3 電感元件的儲能（一）電感元件的儲能（一）dtdiiLuip)

13、(21)(21022)()(00tLitLidiiLpdtitittL(3.8)在電壓和電流關(guān)聯(lián)參考方向下, 電感元件吸收的功率為從t0到t時間內(nèi), 電感元件吸收的電能為第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇3.3.3 電感元件的儲能（二）電感元件的儲能（二）)(212tLiL從時間t1到t2, 電感元件吸收的能量為)()()(21)(21121222)()(21tttLitLidiiLLLtttiL若選取t0為電流等于零的時刻, 即i(t0)=第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（一）（一）電路如圖3

14、.9（a）所示, L=200mH, 電流i的變化如圖3.9（b）所示。 （1） 求電壓uL, 并畫出其曲線。 （2） 求電感中儲存能量的最大值。 （3） 指出電感何時發(fā)出能量, 何時接受能量？第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（二）（二）iuLL(a)15012345678910(b)i / mAt / ms30(c)u / Vt / ms3圖 3.9 例 3.4 圖第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（三）（三）VdtdiLusAdtdiL31510200/1510)01 (10)015

15、(333解解 （1） 從圖3.9（b）所示電流的變化曲線可知, 電流的變化周期為3ms,在電流變化每一個周期的第1個1/3周期, 電流從0上升到15mA。其變化率為第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（四）（四）sAdtdi/1510)01 (10)150(33在第個1/3周期中, 電流沒有變化。電感電壓為uL=0。在第個1/3周期中, 電流從15mA下降到0。其變化率為電感電壓為VdtdiLuL3)15(102003所以, 電壓變化的周期為 3ms, 其變化規(guī)律為第1個1/3周期, uL=3V; 第2個1/3周期, uL=0; 第3個1/3

16、周期, uL=-3V。第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（五）（五）（2） 從圖3.9（b）所示電流變化曲線中可知JLii52332maxmax1025. 2)1015(102002121第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（六）（六）000uipuipuip第2個1/3周期中第3個1/3周期中（3） 從圖3.9（a）和圖3.9（b）中可以看出, 在電壓、 電流變化對應(yīng)的每一個周期的第1個1/3周期中第3章 電感元件與電容元件http:/ 電子發(fā)燒友 http:/ 電子技術(shù)論壇例例3.4（七）（七）所以, 該電感元件能量的變化規(guī)律為在每個能量變化周期的第1個1/3周期中, p0, 電感元件接受能量; 第2個1/3周期中, p=0 電感元件既不發(fā)出能量, 也不接受能量; 第3個1/3周期中, p0, 電感元件發(fā)出能量。 第3章 電