电容电感-教学ppt

第6章电感元件与电容元件电容元件6.1电感元件6.2电容、电感元件的串联与并联6.31.电容元件的特性3.电容、电感的串并联等效重点：2.电感元件的特性一、电容器++++––––+q–q1、电容元件的概念电容元件的原型是平板电容器，基本特性是存储在极板上的电荷量q与两极板之间的电压u满足代数关系。电容元件的符号有极性无极性+CC§6-1电容元件云母电容器薄膜电容器瓷片电容器电解电容器电解电容器电力电容采用并联电容器的方式来对系统的无功进行补偿qu0电容库伏特性曲线线性电容非线性电容2、电容元件的库伏特性用q-u平面上的一条曲线fC(q,u)=0描述线性电容的q~u特性是过原点的一条直线电容元件的参数为特性曲线的斜率，记作C，C称为电容元件的电容（量）q=Cu或uqCdef单位法拉（F），微法F(10-6F)、皮法pF(10-12F)。Ctg电容的容量u,i取关联参考方向tuCtqidddd3.线性电容的伏安特性Ciu+–+–动态元件q=CuidtCu1tuCiddC1dt=dutidξC1u(t)记忆元件t0idξC1u(0u(t))t0=0ttt00idξC1idξC1tt00idξC1u()t初始电压初始电压小结：(2)当u为常数(直流)时，du/dt=0i=0。电容在直流电路中相当于开路，电容有隔直作用；(3)电容元件是一种记忆元件；(积分形式)电容上的电压所不仅与[t,t0]时间间隔内的电流有关，还与初始电压u(t0)有关，说明电容是一种记忆元件tuCiddutt00idξC1u(t))t(⑴在某一时刻电容的电流取决于该时刻电容电压的变化率。电容电压变化越快，电流的值越大（微分式）i=Cdu/dti=–Cdu/dtC+UiC+Ui(4)表达式前的正、负号与u，i的参考方向有关关联参考方向下表达式中取“＋”号非关联参考方向下表达式中取“－”号4.电容的储能由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。tuCuuipdd吸0)(21)(21)(2121ddd20)(22)()(2tCuCutCuCuuCuξξduucWutuuttC若u,i取关联参考方向以电场方式储存可正可负，有时吸收能量，有时放出能量，但本身不消耗能量（无损）与电流无关储能元件①电容的储能只与当时的电压值有关，储能不能跃变，反映了电容电压不能跃变；②电容储存的能量一定大于或等于零。0)t(Cu21)t(W2C？电容两端的电压是直流时,储存的电场能量是否为0？否！221CUWC例＋－)(tusC0.5Fi求电容电流i、功率P(t)和储能W(t)21t/s20uS/V电源波形解uS(t)的函数表示式为:s2t0s2t14t2s1t0t20t0)t(uSs2t0s2t14t2s1t0t20t0)t(uSs2t0s2t11s1t010t0tdudC)t(iS解得电流21t/s1i/A-100.5Fs2t0s2t14t2s1t0t20t0)t(i)t(u)t(p21t/s20p/W-2吸收功率发出功率s2t0s2t1)2t(s1t0t0t0)t(Cu21)t(W222C21t/s10WC/Jiu1、电感元件的概念电感元件的原型是空心线圈，基本特性是线圈中的磁通量与流过线圈的电流i满足代数关系ψ磁链，单位（Wb，韦伯）ψ=Nφφ一个线圈的磁通量Li+–u电感电路符号§6-2电感元件电感线圈贴片型功率电感贴片电感功率贴片电感是用线圈制作的，它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波，它的外形有很多种：有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈贴片型空心线圈可调式电感环形线圈立式功率型电感电抗器•线性电感,任何时刻，磁链与电流i成正比。2、元件特性：韦安特性ψi0电感韦安特性曲线线性电感非线性电感iψLψ(t)=Li(t)或•用-i平面上的一条曲线fL(,i)=0描述•线性电感的韦安特性是过原点的直线•电感元件的参数为特性曲线的斜率，记作L•单位亨利（H），毫亨mH(10-3H)和微亨H(10-6H)自感系数由电磁感应定律与楞次定律u,i关联i,右螺旋u,一致tiLdtduddi+–u3.线性电感电压、电流关系根据电磁感应定理，感应电压等于磁链的变化率电感的伏安特性：tiLudd（u,i关联）Li+–uttuLid1动态元件初始电流ttu0d)0(ttuLtuL00d1d1ttuLi0d1)0(udtLi1tiLuddL1dt=di(1)u的大小取决与i的变化率，与i的大小无关；(2)当i为常数(直流)时，di/dt=0u=0。电感在直流电路中相当于短路；tiLuddttuLid1(3)电感元件是一种记忆元件；Li+–u(4)当u，i为关联方向时，u=Ldi/dt；u，i为非关联方向时，u=–Ldi/dt小结：电感是无源元件，它本身不消耗能量。tiLiuipdd吸0)(21)(21)(2121ddd20)(22)()(2tLiLitLiLiξiLiWitiit若吸ξ4.电感的储能可正可负，有时吸收能量，有时放出能量，但本身也不消耗能量（无损耗）以磁场方式储存储能元件储能与电压无关①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。②电感储存的能量一定大于或等于零。0)t(Li21W2L？电感中的电流是直流时,储存的磁场能量是否为0？否！221LIWL电容元件与电感元件的比较：电容C电感L变量电流i磁链关系式电压u电荷q2LLi21WdtdiLuLiψ2CCu21WtdudCiCuq是一种无源器件,是一种贮能元件是记忆性质的元件小结：6.3电容、电感元件的串联与并联1.电容的串联u1uC2C1u2+++--it11ξd)ξ(iC1ut22ξd)ξ(iC1ut2121ξd)ξ(i)C1C1(uuutξd)ξ(iC1等效电容iu+-CCCCCC2121iu+-C等效u1uC2C1u2+++--i21111CCCt11ξd)ξ(iC1ut22ξd)ξ(iC1utξd)ξ(iC1uuCCCuCCu21211uCCCuCCu21122串联电容的分压iu+-Cu1uC2C1u2+++--i等效+_+_u2i+_u1+_unuc1c2cn+_iucnCCCC121111N个电容串联：结论：2、串联电容上电压的分配与电容的容量成反比1、串联电容的总容量i2i1u+-C1C2itdudCi11tdudCi22tdud)CC(iii2121tuCddCCC21iu+-C等效2.电容的并联等效电容tdudCi11tdudCi22tdudCiiCCi11iCCi22并联电容的分流i2i1u+-C1C2iiu+-C等效inC1C2CkCni+ui1i2ik_Ci+u_等效C=C1＋C2+Cn结论：2、并联电容上电流的分配与电容的容量成正比1、并联电容的总容量N个电容并联：3.电感的串联tdidLu11tdidLtdid)LL(uuu212121LLLu1uL2L1u2+++--iiu+-LtdidLu22等效等效电感uLLLuLLtdidLu211111uLLLuLLtdidLu212222串联电感的分压u1uL2L1u2+++--iiu+-L等效L1i+–u+–un+–u2+–u1L2L3Li+–un个电感串联L=L1＋L2+Ln结论：2、串联电感上电压的分配与电感成正比1、串联电感的总感量等效t11ξd)ξ(uL1iu+-L1L2i2i1iu+-L等效t22ξd)ξ(uL1itξξuLLiiid)(112121tξd)ξ(uL121111LLL4.电感的并联等效电感2121LLLLLtξξuLid)(12121t11LLiLiLLξd)ξ(uL1i2112t22LLiLiLLξd)ξ(uL1i并联电感的分流u+-L1L2i2i1iu+-L等效inL1L2LkLni+ui1i2ik_等效Li+–un个电感并联的约束关系结论：2、并联电感上电流的分配与电感成反比1、并联电感的总感量nLLLL121111