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1、第6章储能元件Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望1. 1. 电容元件的特性电容元件的特性3. 3. 电容、电感的串并联等效电容、电感的串并联等效l 重点重点：2. 2. 电感元件的特性电感元件的特性6.1 6.1 电容元件电容元件电容器电容器 在外电源作用下，正负电极上在外电源作用下，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，是一极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的部件。种储存电能的部件。_+
2、qqU电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。注意1. 1. 定义定义电容元件电容元件储存电能的两端元件。任何储存电能的两端元件。任何时刻其储存的电荷时刻其储存的电荷 q 与其两与其两端的电压端的电压 u能用能用qu 平面上平面上的一条曲线来描述。的一条曲线来描述。uq库伏库伏特性特性o 任任何何时时刻刻，电电容容元元件件极极板板上上的的电电荷荷q与与电电压压 u 成正比。成正比。qu 特性曲线是过原点的直线。特性曲线是过原点的直线。quo2.2.线性时不变电容元件线性时不变电容元件电电容容器器的的电电容容l 电路符号电路符号Cu+q-qF (法拉法拉), 常用
3、常用F，pF等表示等表示。l 单位单位1F=106 F1 F =106pF3. 3. 电容的电压电容的电压电流关系电流关系电容元件电容元件VCR的的微分形式微分形式u、i 取关联参取关联参考方向考方向Cui当当 u 为常数为常数( (直流直流) )时，时，i =0。电容相当于。电容相当于开路，电容有隔断直流作用；开路，电容有隔断直流作用；表明Cu+q-q某一时刻电容电流某一时刻电容电流 i 的大小取决于电容电的大小取决于电容电压压 u 的变化率的变化率,而与该时刻电压而与该时刻电压 u 的大小的大小无关。电容是动态元件；无关。电容是动态元件；实际电路中通过电容的电流实际电路中通过电容的电流 i
4、 为有限值，为有限值，则电容电压则电容电压 u 必定是时间的连续函数。必定是时间的连续函数。tu0某一时刻的电容电压值与某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所有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，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。故称电容元件为记忆元件。表明研究某一初始时刻研究某一初始时刻t0 以后的电容电压，需要以后的电容电压，需要知道知道t0时刻开始作用的电流时刻开始作用的电流 i 和和t0时刻的电压时刻的电压 u（t0）。）。电容元件电容元件VCR的积的积分形式分形式当当电电容容的的 u，i 为为非非关关联联方方向向时时，上上述微分和积分表达
5、式前要冠以负号述微分和积分表达式前要冠以负号 ; ;注意上上式式中中u(t0)称称为为电电容容电电压压的的初初始始值值，它它反反映映电电容容初初始始时时刻刻的的储储能能状状况况，也也称为初始状态。称为初始状态。 4.4.电容的功率和储能电容的功率和储能当电容充电，当电容充电， p 0, 电容吸收功率。电容吸收功率。当电容放电，当电容放电，p 0, 电感吸收功率。电感吸收功率。当电流减小，当电流减小，p0, , 电感发出功率。电感发出功率。 电感能在一段时间内吸收外部供给的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
6、放回电路，因此电感元件是无源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。元件、是储能元件，它本身不消耗能量。表明从从t0到到 t 电感储能的变化量：电感储能的变化量：l 电感的储能电感的储能电感的储能只与当时的电流值有关，电感电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。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。电感储存的能量一定大于或等于零。表明l 实际电感线圈的模型实际电感线圈的模型LuG+u (t)iLLuGC贴片型功率电感贴片型功率电感贴片电感贴片电感贴片型空心线圈贴片型空心线圈可调式电感可调式电感环形线圈
7、环形线圈立式功率型电感立式功率型电感电抗器电抗器6.3 6.3 电容、电容、电感元件电感元件的串联与并联的串联与并联1.1.电容的串联电容的串联u1uC2C1u2+-il 等效电容等效电容iu+-C等效等效u1uC2C1u2+-iiu+-Cu1uC2C1u2+-il 串联电容的分压串联电容的分压i2i1u+-C1C2iiu+-C等效等效2.2.电容的并联电容的并联l 等效电容等效电容i2i1u+-C1C2iiu+-Cl 并联电容的分流并联电容的分流3. 3. 电感的串联电感的串联u1uL2L1u2+-iiu+-L等效等效l 等效电感等效电感u1uL2L1u2+-iiu+-L等效等效l 串联电感
8、的分压串联电感的分压u+-L1L2i2i1iu+-L等效等效4.4.电感的并联电感的并联l 等效电感等效电感u+-L1L2i2i1iu+-L等效等效l 并联电感的分流并联电感的分流注意 以上虽然是关于两个电容或两个以上虽然是关于两个电容或两个电感的串联和并联等效，但其结论可电感的串联和并联等效，但其结论可以推广到以推广到 n 个电容或个电容或 n 个电感个电感的串联的串联和并联等效和并联等效。电梯按钮电梯按钮前视图前视图C1电容模型电容模型侧视图侧视图实例实例C1C3C2u(t)+- -us(t)+- -固定固定电容电容C1Cu(t)+- -us(t)+- -输出电压：输出电压：C1Cu(t)+- -us(t)+- -C2C2输出电压：输出电压： 控制计算机检测到输出电压的下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。降，导致电梯到达相应楼层。
