《《电路》电子课件教案邱关源版第6章储能元件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电路》电子课件教案邱关源版第6章储能元件（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 储能元件,本章重点,1. 电容元件的特性,3. 电容、电感的串并联等效,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,电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。,注意,返 回,电容器的工作原理,i ,当电容元件上电压的参考方向规定由正极板指向负极板，则任何时刻正极板上的电荷q与其端电压u之间的关系有：,q(t) =Cu(t) 式中C元件的电容Capacitance， 单位：法拉F, 微法(F), 皮法(pF),介质(云母、绝缘纸、电解质等),+q
2、 -q,+ u -,储存电场能量,建立电场,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。,下 页,上 页,库伏 特性,o,返 回,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。,下 页,上 页,2.线性时不变电容元件,电容器的电容,返 回,电路符号,F (法拉), 常用F，pF等表示。,单位,下 页,上 页,1F=106 F 1 F =106pF,返 回,3. 电容的电压电流关系,电容元件VCR的微分形式,下 页,上 页,u、i 取关联参考方向,返 回,当 u 为常数(直流)时，i
3、=0。电容相当于开路，电容有隔断直流作用；,下 页,上 页,表明,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,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（t0）。,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
4、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：,电感的储能,下 页,上 页,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
5、大于或等于零。,下 页,上 页,表明,返 回,实际电感线圈的模型,下 页,上 页,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,下 页,上 页,6.3 电容、电感元件的串联与并联,1.电容的串联,等效电容,返 回,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,串联电容的分压,返 回,下 页,上 页,2.电容的并联,等效电容,返 回,下 页,上 页,并联电容的分流,返 回,3. 电感的串联,下 页,上 页,等效电感,返 回,下 页,上 页,串联电感的分压,返 回,下 页,上 页,4
6、.电感的并联,等效电感,返 回,下 页,上 页,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,应用,电容电感的三个特性使其在电子电路中非常有用,1.存储能量的能力，可作为临时电压源或电流源,2.电容器阻止电压的突变、电感器阻止电流的突变。因此电感可以遏制火花或电弧，并且可将脉动直流电压转换为相对平滑的直流电压。,3.电容器和电感器对频率是敏感的，所以可用于频率鉴别场合。,积分器,例：v1=10cos2tmV,v2=0.5tmV,求运放的输出电压vo。电容器的初始电压为零。,
7、微分器,例：求图示电路输出电压的波形，t=0时vo=0。,模拟计算机电路,例：设计一个模拟计算机电路求解下列微分方程，初始条件v0(0)=-4，v0(0)=1.,解： （1）明确问题，问题的定义与所期望的解已经非常清楚。,（2）表述对问题的理解。构建所要求解的模拟计算机电路，需要用到积分，加法以及反相器电路等。,（3）确定可选解。选取正确的电阻值、电容值实现要表示的微分方程，该电路的输出即为答案。,（4）尝试问题的求解。电阻器与电容器的取值有无穷多种可能，其极值可能会得到不正确的输出，例如电阻过小会使电路过载，电阻过大又可能使运放进入饱和区,将一个1V的电池与一个开关连在电容器的两端，便可以实现初始条件v0(0)=1.,电梯按钮,前视图,侧视图,实例,下 页,上 页,返 回,输出电压：,下 页,上 页,返 回,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,
