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1、第6章 储能元件 首 页 本章内容 电容元件6.1 电感元件6.2 电容、电感元件的串联与并联6.3 1. 电容元件的特性 3. 电容、电感的串并联等效 l 重点： 2. 电感元件的特性 返 回 6.1 电容元件 电容器 在外电源作用下，正负电极上分别 带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电 荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的 部件。 下 页上 页 _ + q q U 电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。 注意 返 回 1. 定义 电容元件 储存电能的两端元件。任何时 刻其储存的电荷 q 与其两端 的电压 u能用qu 平面上的一 条曲线来描述。 u q 下 页上 页 库伏 特性 o 返 回
2、 电导体由绝缘材料分开就有电容效应。 注意 例如：两根架空输电线之间，每一根输电线 与地之间都有电容效应； 晶体三极管和二极管两个电极之间的PN结 有电场，存在电容效应； 线圈的匝与匝之间存在电容效应。 任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比。qu 特性曲线是过原点的直线。 q uo 下 页上 页 2.线性时不变电容元件 电容 器的 电容 返 回 l 电路符号 C u +q-q F (法拉), 常用F，pF等表示。 l 单位 下 页上 页 1F=106 F 1 F =106pF 返 回 3. 电容的电压电流关系(VCR) 电容元件VCR 的微分形式 下 页上 页 u、i 取关联 参
3、考方向 C u i 返 回 当u为常数(直流)时，i =0。电容相当于开路，电 容有隔断直流作用； 下 页上 页 表明 C u +q-q 某一时刻电容电流 i 的大小取决于电容电压 u 的 变化率，而与该时刻电压 u 的大小无关。电容 是动态元件； 返 回 实际电路中通过电容的电流 i 为有限值， 则电容电压u 必定是时间的连续函数。 下 页上 页 t u 0 返 回 某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所 有电流值有关，即电容元件有记忆电流的 作用，故称电容元件为记忆元件。 表明 下 页上 页 研究某一初始时刻t0 以后的电容电压，需要 知道t0时刻开始作用的电流 i 和t0时刻的电 压u（t
4、0）。 电容元件 VCR的积 分形式 返 回 当电容的u、i为非关联方向时，上述微分 和积分表达式前要冠以负号 ; 下 页上 页 注意 上式中u(t0)称为电容电压的初始值，它反 映电容初始时刻的储能状况，也称为初始 状态。 返 回 4.电容的功率和储能 当电容充电，p 0, 电容吸收功率。 当电容放电，p 0, 电感吸收功率。 当电流减小，p0, 电感发出功率。 电感能在一段时间内吸收外部供给的 能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间 内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源 元件、是储能元件，它本身不消耗能量。 表明 返 回 从t0到 t 电感储能的变化量： l 电感的储能 下 页上 页
5、返 回 电感的储能只与当时的电流值有关，电感电 流不能跃变，反映了储能不能跃变。 电感储存的能量一定大于或等于零。 下 页上 页 表明 返 回 l 实际电感线圈的模型 下 页上 页 L u G + u (t) i L L u G C 返 回 下 页上 页 贴片型功率电感 贴片电感 返 回 下 页上 页 贴片型空心线圈可调式电感 环形线圈立式功率型电感 返 回 下 页上 页 电抗器 返 回 电感的作用： 1.基本作用：滤波、振荡、延迟、陷波等。 2.形象地说：“通直流、阻交流” 电感线圈对交流有限流作用，它与电阻器或电容 器组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路 等 下 页上 页 6.3 电容
6、、电感元件的串联与并联 1.电容的串联 u1 u C2 C1 u2 + + + - - i l 等效电容 返 回 下 页上 页 i u + - C 等效 u1 u C2 C1 u2 + + + - - i 返 回 下 页上 页 i u + - C u1 u C2 C1 u2 + + + - - i l 串联电容的分压 返 回 下 页上 页 i2i1 u + - C1C2 i i u + - C 等效 2.电容的并联 l 等效电容 返 回 下 页上 页 i2i1 u + - C1C2 i i u + - C l 并联电容的分流 返 回 3. 电感的串联 下 页上 页 u1 u L2 L1 u2
7、+ + + - - i i u + - L 等效 l 等效电感 返 回 下 页上 页 u1 u L2 L1 u2 + + + - - i i u + - L 等效 l 串联电感的分压 返 回 下 页上 页 u + - L1L2 i2i1 i u + - L 等效 4.电感的并联 l 等效电感 返 回 下 页上 页 u + - L1L2 i2i1 i u + - L 等效 l 并联电感的分流 返 回 下 页上 页 注意 以上虽然是关于两个电容或两个电感 的串联和并联等效，但其结论可以推广到 n 个电容或 n 个电感的串联和并联等效。 返 回 电梯按钮 前视图 C1 电容模型 侧视图 实例 下 页上 页 C1 C3C2 返 回 u(t) + - us(t) + - 固定 电容 C1 C u(t) + - us(t) + - 输出电压： 下 页上 页返 回 C1 C u(t) + - us(t) + - C2C2 输出电压： 控制计算机检测到输出电压的下降，导 致电梯到达相应楼层。 上 页返 回
