《电路分析第五章 电容元件与电感元件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析第五章 电容元件与电感元件（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1、电容元件2、电容的VCR3、电容电压的连续性和记忆性质4、电容的储能5、电感元件6、电感的VCR7、电容与电感的对偶性第五章第五章 电容元件与电感元件电容元件与电感元件缄晌役遂眨铺泄胆寄备短鲤袱和到邹懊盗膨帽份勒震坪娩婆绸玉娟活径瘦电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5-1 第第五五章章 电容元件与电感元件电容元件与电感元件 & 只包含电阻元件和电源元件的电路只包含电阻元件和电源元件的电路只包含电阻元件和电源元件的电路只包含电阻元件和电源元件的电路 电阻（电阻（电阻（电阻（resistiveresistive）电路，否则便是动态（）电路，否则便是动态（）电路
2、，否则便是动态（）电路，否则便是动态（dynamicdynamic） 电路。电路。电路。电路。 亦即，动态电路至少包含有一个动态元件。亦即，动态电路至少包含有一个动态元件。亦即，动态电路至少包含有一个动态元件。亦即，动态电路至少包含有一个动态元件。& 电容元件（电容元件（电容元件（电容元件（capacitorcapacitor）、电感元件（）、电感元件（）、电感元件（）、电感元件（inductorinductor）均属）均属）均属）均属 动态元件。动态元件。动态元件。动态元件。& 动态元件的动态元件的动态元件的动态元件的VCRVCRVCRVCR，涉及对，涉及对，涉及对，涉及对u u或或或或i
3、i的微分或积分。任何一个的微分或积分。任何一个的微分或积分。任何一个的微分或积分。任何一个 集总电路都必须服从两类约束。对动态电路来说，还集总电路都必须服从两类约束。对动态电路来说，还集总电路都必须服从两类约束。对动态电路来说，还集总电路都必须服从两类约束。对动态电路来说，还 需包含动态元件的需包含动态元件的需包含动态元件的需包含动态元件的VCRVCRVCRVCR。 嗣狠罚糙忍妻阎扇挎闷音玫魏垢哆麦徊橙淫矿满邑肌箕狼财瘫陵婴喻项龙电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5.15.1、电容元件、电容元件慧供簇敷饼避扩糟窘苏败卵耳鲸津女丹赏瘩芹赊球穗举编敬秀幂朵辕躬虐电
4、路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件电容电容(capacitor)元件元件描述电容的两个基本变量描述电容的两个基本变量: : u, q对于线性电容，有对于线性电容，有： q =Cu C 称为电容器的电容称为电容器的电容电容电容 C 的单位的单位：F (法法) 常用常用 F，pF等表示等表示Ciu+5.15.1、电容元件、电容元件_q+q qu0 电容电容 的的 额定工作电压额定工作电压诅卒跺叁楷豢相咨甫专两奴牙陀楞洱彤媳稗跳风甘墩锻泣劳纯冕后疹专氢电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件线性电容的线性电容的VCRVCRCiu+ i 的大
5、小与的大小与 u 的的变化率成正比变化率成正比， 与与 u 的大小无关；的大小无关； 当当u 为常数时为常数时，du/dt =0 i=0 (电容在直流电路中相当于开路电容在直流电路中相当于开路) 电容有电容有隔直作用隔直作用5.25.2、电容的、电容的VCRVCR志寝宇琳茎俞畅蘸坊兹会悠色原腕肢兑买中擎硼触领劝辙赦喘炕链伴跃盐电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件例例 1F的电容，若的电容，若u如图（如图（a），则），则i如图（如图（b）5-4图图(a)(a)图图(b)(b)本例表明：本例表明：（b b）尽管电流是不连续的，但电容电压却是连续的）尽管电流是不连续的
6、，但电容电压却是连续的 。 （a a）u、i 波形不同。特别是当波形不同。特别是当u为直流电压时为直流电压时i =0。波形不同，除正弦波等少数例外，为动态元件一般规律。波形不同，除正弦波等少数例外，为动态元件一般规律。 电容电压的连续性质（电容电压的连续性质（continuity property）扳巨玫潘沮睁磅早椎宴铅东谓棚碧齿镍芹奢牟亿鲍寡吸弹罩走均殴硬算吏电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5-5（3）电容（元件）电容（元件）VCR形式二形式二 更实用的形式：更实用的形式：设初始时刻为t=0由由上式表明：上式表明：某时刻某时刻t t的电容电压与从的电容电压
7、与从- -到该时刻所有到该时刻所有电流有关电流有关电容电压的记忆性质（电容电压的记忆性质（memory propertymemory property）得得u u(0)(0)累计了累计了累计了累计了t t=0=0以前所有时刻以前所有时刻以前所有时刻以前所有时刻i i的作用的作用的作用的作用, ,称为电容的初始电压。称为电容的初始电压。称为电容的初始电压。称为电容的初始电压。即即幕扩蓟戳踢狱唉腋胖条叛熟戚衬尉寞腐曲脆署必丫心胀枯诗把尽荣泥锋瞧电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5-6设设u(0)=U0 , ,t0时电容的等效电路为时电容的等效电路为式可写为式可写为
8、舵务瞒雕则淫寺撞疼撰逝滇凶叫洱杉笆锭颧资秒腑嗜焦瓤肿瓮丸迁蝉禽跳电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5-7试求：(1) u(0)； (2) u(t)、t0； (3) u(1)和u ( 0.5)； (4) 作出t0时该电容的等效电路。已知电容已知电容C=4F，对所有，对所有t、i(t)波形如图所示，波形如图所示，电容电压电容电压u(t)与与i(t)参考方向关联。参考方向关联。 （1 1）根据已知条件，）根据已知条件，t00时时 仅在仅在11t00时，时，i( (t t)=2A)=2A。u(0)记忆了记忆了t=0以前所有电流的充电作用。以前所有电流的充电作用。 例题
9、例题解解刚辗拂禽妊闰发迸骇宇哀乓似靡蔼玉郴冤茅册涂址殷亲边裳腕辕扒澎璃裳电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件（2）5-8(续)t0时，不能忽略初始电压时，不能忽略初始电压u(0)，它反映了它反映了t0电流对电流对t 0时时u（t）的影响。）的影响。t 0时时（3） 例题例题设霄躇园俺粹淳薯絮寐履创捐厂坪罐耸泉催锚挝脑系便弯籽呛补手爬绎孺电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件（4）5-9(续)t 0时时的等效电路的等效电路i1(t) i(t)在在t0时的部分；时的部分；t0的部分已不必再考虑。的部分已不必再考虑。 例题例题质斑讨摊烂驱
10、艺怜棠斤汇踩苛劣串锅议抢改氨邦档帅咯蹬任拈粮孔宦幢被电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件(1) (1) 电容元件是一种记忆元件；电容元件是一种记忆元件；(2) (2) 当电流当电流 i 为有限值时，为有限值时，电容电压不能跃变。电容电压不能跃变。Ciu+5.35.3、电容电压的连续性与记忆性质、电容电压的连续性与记忆性质酬脑扫监朔运骑逐蔫法构祝挡羚捻汛败洲沪篷禁绑根藤汞寒寸桂舷朗烧敷电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件电容的储能电容的储能从从t0到到t 电容储能的变化量电容储能的变化量：从从 t 到到 t0 电容储能的变化量电容储
11、能的变化量：5.45.4、电容的储能、电容的储能豌帐靶哭惭瘴损沙融班丙剥步罪吭咕贺庭板扦汕坯沉这割炮益篱锁夸南盒电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件求电流求电流i、功率、功率P (t)和储能和储能W (t)电源波形电源波形uS (t)的函数表示式为的函数表示式为:解得电流解得电流5.45.4、电容的储能、电容的储能缠她食枝躲语潭也沿阔毯递矽绪弹鞍幸廉扎叔党阐帽阿虱膘致玛膝镐骏寓电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件21t /s20p/W-221t /s10WC/J吸收功率吸收功率释放功率释放功率5.45.4、电容的储能、电容的储能随
12、辈襄后蔗中副敦针孩创甘厕掘往姜互烘淀郭野液窥琴盂腺硝韵咆喘厩谍电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5.55.5、电感元件、电感元件迈媚率切苔悦藏心晴厕目缴琵寂丈吭辞离箭地绸描犀侵杂莆掺虱匹淹荡萍电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件电感电感 (inductor)元件元件 线性时不变电感元件线性时不变电感元件 = N 为电感线圈的磁链为电感线圈的磁链L 称为自感系数称为自感系数L 的单位名称：亨的单位名称：亨 符号：符号：H韦安韦安( i )特性特性 I0I , 右旋右旋5.55.5、电感元件、电感元件斌潦措攀玉惨瘪月摸着挖钳眉卒沁宣
13、族魔垃碘番梅狭醒喻灸构由患诛虚逊电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件由电磁感应定律由电磁感应定律线性电感电压、电流关系线性电感电压、电流关系e , 右旋右旋u , i 关联关联5.65.6、电感的、电感的VCRVCR蝶矛杉蒜凑武谓荷某慈辞铁祥涌跟捻半圣绿逼呕讼弛站垣狗誓颁褂简棵掳电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件当当 i 为常数时为常数时，di / dt =0 u=0( (电感在直流电路中相当于短路电感在直流电路中相当于短路) )u 的大小与的大小与i 的的变化率变化率成正比，与成正比，与i 的大小无关的大小无关(1) 当当 u
14、，i 为关联方向时，为关联方向时，u=L di / dt5.65.6、电感的、电感的VCRVCR豹呕筋致鸭管绰井锰余忌弯萤汐毒忧焊封弦乏筑霹惫鉴枕玖颖折匡糠别芬电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件(2) 电感元件是一种记忆元件电感元件是一种记忆元件(3) 当电压当电压u 为有限值时为有限值时, ,电感中电流不能跃变电感中电流不能跃变 因为电流跃变需要一个无穷大的电压因为电流跃变需要一个无穷大的电压5.65.6、电感的、电感的VCRVCR理掘哆晋活叹雨僳悟读忠末街见爹艾小牡运魏缕波泌拓蛾掳损启缓咆侥辛电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感
15、元件电感的储能电感的储能5.65.6、电感的、电感的VCRVCR献捏禾炭歹又率蠕彦新埋聋淋攒员冤倾霍仇结伯查筑礼暑哇铺御嫡鳞浓励电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件电容元件与电感元件的比较电容元件与电感元件的比较电容电容 C电感电感 L变量变量电流电流 i磁链磁链 关系式关系式电压电压 u 电荷电荷 q 5.75.7、电容与电感的对偶性、电容与电感的对偶性抉拱陨莲凭耳进鲍茬撰跺寄甸刚霜撬棒杂颓颂粪蓖往顿泞糙粒眼硼爱阁浪电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件电感和电容的串并联电感和电容的串并联电容的并联电容的并联电容的串联电容的串联电
16、感的串联电感的串联电感的并联电感的并联5.75.7、电容与电感的对偶性、电容与电感的对偶性裤六咏剖噶突含谐嘛牧裴彻揩译嫂搁檄醚拈贴穷躁胞沁说朱诧姐缺砰灵协电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题课习题课 习题习题1 1答案5-12已知已知u(0)=4V，则该电容，则该电容t0时的时的VCR为为颠穿知樟警烟秋涂致厘蔫廓剂周齿差橡尝纸丹粱绰政试漾黎辖蚊耿乌稻瑰电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件 与教案中例题不同，此处与教案中例题不同，此处u(0)的成因不详，的成因不详，也无需且不可能追究。其极性已如图中所示，也无需且不可能追究。其极
17、性已如图中所示，其值为其值为4V，已成定局。但，已成定局。但t0时，时，i、u的参考的参考方向为非关联的，方向为非关联的，故应选故应选B项项。 习题习题1 答案答案5-13 解解 t t00的等效电路如图，的等效电路如图，的等效电路如图，的等效电路如图， 代表初始电压源的极性、代表初始电压源的极性、代表初始电压源的极性、代表初始电压源的极性、 数值是已知的，与数值是已知的，与数值是已知的，与数值是已知的，与i i无关。无关。无关。无关。 C C部分的部分的部分的部分的u u11和和和和i i的参考方向的参考方向的参考方向的参考方向 是非关联的。是非关联的。是非关联的。是非关联的。场叔弯巨孤环骚
18、独是袭菇蔽冲嚣叛迎迸葫贱犀晴湃币桶沂真弄藐植散杖典电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题课习题课 习题习题2 2答案5-14 已知已知2H电感的电流波形如图所示，电感的电流波形如图所示，试求电压波形。设试求电压波形。设u、i为关联参考方向。为关联参考方向。i波形图上波形图上 t=6s 时，时，i=3.5A。庐父写板绒葡宪轮鬃畅漂腮晕篆缄矾软蒸纪巨赖刁毗翱抬袄饯稻殴骄阁李电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题习题2 答案答案5-15 解解 利用利用 分段作出波形图：分段作出波形图：缕饮俗挂股事板丽绵栏勿胸受溅单猎薪拉丹僧邢出倦混
19、沂言掳槽腔讥共砍电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题课习题课 习题习题3 3答案5-16 与直流电源接通已久的电路如图所示，与直流电源接通已久的电路如图所示，试求每一电阻所消耗的功率；电路所储存的试求每一电阻所消耗的功率；电路所储存的能量；每一电源所提供的功率并校核电路的能量；每一电源所提供的功率并校核电路的功率平衡关系。功率平衡关系。 2H撰配己纤惫拦熙蛤皆羔阁耻龟硼妥攒臭愿怪米誓某挽裔彩提奏撰宾糜网趟电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题习题3 答案答案5-17 解解电路在直流电源长久作用下，电感看作短路，电路在直流电源
20、长久作用下，电感看作短路，电容看作开路，如图所示。电容看作开路，如图所示。1电阻的功率：电阻的功率：2电阻的功率：电阻的功率：诫厄做乳槽别觉由择霞臃逝造估躇彦师寅绳酞续嚷谁铜唉润渡仟店直突爽电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5-18 电路总共储存能量为电路总共储存能量为4J+8J=12J。该项能量。该项能量是电源接入时，由电源提供的。在电源持续作用是电源接入时，由电源提供的。在电源持续作用下，这能量始终储存在电路内，其值不变，故下，这能量始终储存在电路内，其值不变，故PL和和PC均为零。均为零。习题习题3 答案答案（续（续1 1） 解解电感储存能量：电感储存能
21、量：电容储存能量：电容储存能量：谓肪冰哮滇蛮冉涕勃迹近频苗旭币居剐悄丈敞横吞周蔑膊摧综响忘鸭殆盂电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件5-19习题习题3 答案答案（续（续2 2） 解解提供功率提供功率 8W+4W=12W消耗功率消耗功率 6W+2W+4W=12W功率平衡关系：功率平衡。靳爽炭眼岸屋公吼湖像冷谱剃墅入挚溪担彰寸较社赢期听爆顶岗楷励黍暗电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题课习题课 习题习题4 4答案5-20已知已知uc(t)=2cos(2t)V、C=1F、R=1，受控源电压受控源电压u(t)=2ic(t)，求，求uR(t)、is(t)。 核噎址怎遥啮稠酥袱观勿舵右深植惩们盟簧晌铂涵沤闹琉疼绕虑滑故签蔗电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件习题习题4 答案答案5-21 解解眨拎挤浑胯泡牵缸皑揩绿舀吱栋烦育吨沸茵钩器格秧泄脏裂田竿堵谭超却电路分析第五章 电容元件与电感元件电路分析第五章 电容元件与电感元件
