電路-第6章-儲(chǔ)能元件課件

第6章儲(chǔ)能元件首頁(yè)電容元件6.1電感元件6.2電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)6.3第6章儲(chǔ)能元件首頁(yè)電容元件6.1電感元件6.2電容、電1

重點(diǎn)：1.電容元件的特性3.電容、電感的串并聯(lián)等效參數(shù)2.電感元件的特性返回第6章儲(chǔ)能元件重點(diǎn)：1.電容元件的特性3.電容、電感的串并聯(lián)等效參數(shù)2前五章介紹的電路分析技術(shù)（或方法）也可以應(yīng)用于包含電感和電容的電路。必須先掌握電感和電容的VCR，然后再用KCL和KVL來(lái)描述與其它基本元件之間的互連關(guān)系。第6章儲(chǔ)能元件★★前五章介紹的電路分析技術(shù)（或方法）也可以應(yīng)用于包含電感和電容3只要電導(dǎo)體用電解質(zhì)或絕緣材料(如云母、絕緣紙、陶瓷、空氣等)隔開(kāi)就構(gòu)成一個(gè)電容器。獨(dú)石電容器金屬化聚丙烯薄膜電容器高壓瓷片電容6.1

電容元件★只要電導(dǎo)體用電解質(zhì)或絕緣材料(如云母、絕緣紙、陶瓷、4無(wú)極性電解電容法拉電容0.1-1000F鋁制電解電容高頻感應(yīng)加熱機(jī)振蕩電容無(wú)極性電解電容法拉電容0.1-1000F鋁制電解電容高頻感應(yīng)5各種貼片系列的電容器各種貼片系列的電容器66.1

電容元件電容器在外電源作用下，正負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，所以電容是儲(chǔ)能元件（而非耗能元件）。下頁(yè)上頁(yè)_+qqU返回6.1電容元件電容器在外電源作用下，正負(fù)71.定義電容元件儲(chǔ)存電能的二端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷q

與其兩端的電壓

u能用q～u

平面上的一條曲線來(lái)描述。uq下頁(yè)上頁(yè)庫(kù)伏特性o返回1.定義電容元件儲(chǔ)存電能的二端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷8任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u

成正比。qu

特性是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。quo下頁(yè)上頁(yè)2.線性電容元件電容器的電容返回任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比。q9電路符號(hào)C＋－uF(法拉),常用F，pF等表示。單位下頁(yè)上頁(yè)1F=106

F1F

=106pF返回i電路符號(hào)C＋－uF(法拉),常用F，pF等表示。103.電容的電壓電流關(guān)系電容元件的VCR下頁(yè)上頁(yè)u、i

取關(guān)聯(lián)參考方向C＋－ui返回3.電容的電壓電流關(guān)系電容元件的VCR下頁(yè)上頁(yè)u、i11當(dāng)u

為常數(shù)(直流)時(shí)，i=0。電容相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔直通交的作用。下頁(yè)上頁(yè)表明某一時(shí)刻電容電流i的大小取決于電容電壓

u

的變化率，而與該時(shí)刻電壓

u

的大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件。返回C＋－ui實(shí)際電路中電容的電流i為有限值，則電容兩端的電壓u不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。當(dāng)u為常數(shù)(直流)時(shí)，i=0。電容相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔12④某一時(shí)刻的電容電壓值與t0到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，還與u(t0)值有關(guān)，即電容元件是“有記憶”的元件。表明下頁(yè)上頁(yè)⑤與之相比，電阻元件某一瞬時(shí)電壓僅與該時(shí)刻的電流有關(guān)，即是無(wú)記憶元件。電容元件的VCR返回④某一時(shí)刻的電容電壓值與t0到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，還與13當(dāng)電容的u、i

為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);下頁(yè)上頁(yè)注意上式中u(t0)稱(chēng)為電容電壓的初始值，它反映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱(chēng)為初始狀態(tài)。返回當(dāng)電容的u、i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠14當(dāng)u、i

為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電容元件吸收的功率為：下頁(yè)上頁(yè)從-∞到任意時(shí)刻t吸收的電場(chǎng)能量為：返回4.功率/電場(chǎng)能量p=ui=

CududtWc=∫-∞t

Cu(x)du(x)dtdt=C∫u(-∞)u(t)

u(x)du(x)=21Cu2(x)u(t)u(-∞)Wc=21Cu2(t)-21Cu2(-∞)當(dāng)u、i為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電容元件吸收的功率為：下頁(yè)15Wc(t)=21Cu2(t)4.功率/電場(chǎng)能量若在t=-∞時(shí)，電容處于未充電狀態(tài)，即u(-∞)=0，則在t=-∞時(shí)的電場(chǎng)能量為0。則電容元件在任何時(shí)刻t所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量將等于它所吸收的能量：從t1～t2時(shí)間，電容元件吸收的能量為：Wc=21Cu2(t2)-21Cu2(t1)=Wc(t2)-Wc(t1)Wc(t)=21Cu2(t)4.功率/電場(chǎng)能量若在t=164.功率/電場(chǎng)能量充電時(shí)，|u(t2)|＞|u(t1)|，Wc(t2)＞W(wǎng)c(t1)，電容元件吸收電能；放電時(shí)，|u(t2)|＜u(t1)|，Wc

(t2)＜Wc(t1)，電容元件把存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量釋放出來(lái)。電容是一種儲(chǔ)能元件，它不消耗能量，即儲(chǔ)存多少電能一定在放電完畢時(shí)全部釋放。電容元件不會(huì)釋放出多于它吸收或儲(chǔ)存的能量，即電容是一種無(wú)源元件。4.功率/電場(chǎng)能量充電時(shí)，|u(t2)|＞|u(t1)|，176.2電感元件i(t)+-u(t)電感線圈把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的部件。(t)＝N(t)下頁(yè)上頁(yè)返回6.2電感元件i(t)+-u(t)電感線圈18實(shí)用的電感器是用銅導(dǎo)線繞制成的線圈。實(shí)用的電感器是用銅導(dǎo)線繞制成的線圈19各種類(lèi)型的電感各種類(lèi)型的電感20各種類(lèi)型的電抗各種類(lèi)型的電抗21在高頻電路中，常用空心或帶有鐵氧體磁心的線圈。在低頻電路中，如變壓器、電磁鐵等，則采用帶鐵心的線圈。6.2電感元件在高頻電路中，常用空心或帶有鐵氧體磁心的線圈。6.2電感元221.定義電感元件儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的二端元件。任何時(shí)刻，其特性可用～i

平面上的一條曲線來(lái)描述。i下頁(yè)上頁(yè)韋安特性o返回1.定義電感元件儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的二端元件。任何時(shí)刻，其特性可23任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流i

與其磁鏈

成正比。~i

特性為通過(guò)原點(diǎn)的直線。2.線性電感元件io下頁(yè)上頁(yè)返回任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流i與其磁鏈成正比24電路符號(hào)H(亨利)，常用H，mH表示。+-uiL單位下頁(yè)上頁(yè)自感系數(shù)（電感）1H=103

mH1mH

=103

H返回電路符號(hào)H(亨利)，常用H，mH表示。+-uiL單位253.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件VCRu與i為關(guān)聯(lián)參考方向下：下頁(yè)上頁(yè)返回+-uiL3.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件V26電感電壓u

的大小取決于i的變化率,與i

的大小無(wú)關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u=0。電感相當(dāng)于短路；實(shí)際電路中電感的電壓u為有限值，則電感電流i不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。下頁(yè)上頁(yè)表明返回+-uiL電感電壓u的大小取決于i的變化率,與i的大小無(wú)關(guān)，27i=L1∫-∞tudx=L1∫-∞t0udx+L1∫t0tudx記憶元件i=i(t0)+需要指出的是：上式中i(t0)稱(chēng)為電感電流的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱(chēng)為初始狀態(tài)。L1∫t0tudx線性電感元件VCR的積分形式i=L1∫-∞tudx=L1∫-∞t0udx+L1∫t0284.功率與磁場(chǎng)能量在-∞～t這段時(shí)間內(nèi)，電感吸收的能量為：=LididtWL=∫-∞t

Li(x)di(x)dtdt=

L∫i(-∞)i(t)i(x)di(x)吸收的功率為：p=uiWL=12Li2(t)-12Li2(∞)從時(shí)間t1～t2，電感元件吸收的磁場(chǎng)能量為：WL=21Li2(t2)-21Li2(t1)=WL(t2)-WL(t1)4.功率與磁場(chǎng)能量在-∞～t這段時(shí)間內(nèi)，電感吸收的能量為29|i

|減小時(shí)，WL＜0，電感元件釋放能量。電感也是一種儲(chǔ)能元件，不消耗電能。釋放的能量=吸收的能量，是無(wú)源元件。WL=21Li2(t2)-21Li2(t1)=WL(t2)-WL(t1)|i|增加時(shí)，WL>

0，電感元件吸收能量。|i|減小時(shí)，WL＜0，電感元件釋放能量。電感也是一30下頁(yè)上頁(yè)6.3電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1.電容的串聯(lián)u1uC2C1u2+++--i返回下頁(yè)上頁(yè)6.3電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1.電容的串聯(lián)31下頁(yè)上頁(yè)iu+-Ceq等效u1uC2C1u2+++--i返回下頁(yè)上頁(yè)iu+-Ceq等效u1uC2C1u2+++--i32下頁(yè)上頁(yè)i2i1u+-C1C2iiu+-Ceq等效2.電容的并聯(lián)返回前提條件等效電容下頁(yè)上頁(yè)i2i1u+-C1C2iiu+-Ceq等效2.電33下頁(yè)上頁(yè)i2i1u+-C1C2iiu+-Ceq等效等效電容返回前提條件下頁(yè)上頁(yè)i2i1u+-C1C2iiu+-Ceq等效等效343.電感的串聯(lián)下頁(yè)上頁(yè)u1uL2L1u2+++--iiu+-Leq等效等效電感返回前提條件3.電感的串聯(lián)下頁(yè)上頁(yè)u1uL2L1u2+++--ii35下頁(yè)上頁(yè)u1uL2L1u2+++--iiu+-Leq等效等效電感返回前提條件下頁(yè)上頁(yè)u1uL2L1u2+++--iiu+-Leq等效36下頁(yè)上頁(yè)u+-L1L2i2i1iu+-Leq等效4.電感的并聯(lián)等效電感返回下頁(yè)上頁(yè)u+-L1L2i2i1iu+-Leq等效4.電感37第6章儲(chǔ)能元件END第6章儲(chǔ)能元件END38第6章儲(chǔ)能元件首頁(yè)電容元件6.1電感元件6.2電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)6.3第6章儲(chǔ)能元件首頁(yè)電容元件6.1電感元件6.2電容、電39

重點(diǎn)：1.電容元件的特性3.電容、電感的串并聯(lián)等效參數(shù)2.電感元件的特性返回第6章儲(chǔ)能元件重點(diǎn)：1.電容元件的特性3.電容、電感的串并聯(lián)等效參數(shù)40前五章介紹的電路分析技術(shù)（或方法）也可以應(yīng)用于包含電感和電容的電路。必須先掌握電感和電容的VCR，然后再用KCL和KVL來(lái)描述與其它基本元件之間的互連關(guān)系。第6章儲(chǔ)能元件★★前五章介紹的電路分析技術(shù)（或方法）也可以應(yīng)用于包含電感和電容41只要電導(dǎo)體用電解質(zhì)或絕緣材料(如云母、絕緣紙、陶瓷、空氣等)隔開(kāi)就構(gòu)成一個(gè)電容器。獨(dú)石電容器金屬化聚丙烯薄膜電容器高壓瓷片電容6.1

電容元件★只要電導(dǎo)體用電解質(zhì)或絕緣材料(如云母、絕緣紙、陶瓷、42無(wú)極性電解電容法拉電容0.1-1000F鋁制電解電容高頻感應(yīng)加熱機(jī)振蕩電容無(wú)極性電解電容法拉電容0.1-1000F鋁制電解電容高頻感應(yīng)43各種貼片系列的電容器各種貼片系列的電容器446.1

電容元件電容器在外電源作用下，正負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，所以電容是儲(chǔ)能元件（而非耗能元件）。下頁(yè)上頁(yè)_+qqU返回6.1電容元件電容器在外電源作用下，正負(fù)451.定義電容元件儲(chǔ)存電能的二端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷q

與其兩端的電壓

u能用q～u

平面上的一條曲線來(lái)描述。uq下頁(yè)上頁(yè)庫(kù)伏特性o返回1.定義電容元件儲(chǔ)存電能的二端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷46任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u

成正比。qu

特性是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。quo下頁(yè)上頁(yè)2.線性電容元件電容器的電容返回任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比。q47電路符號(hào)C＋－uF(法拉),常用F，pF等表示。單位下頁(yè)上頁(yè)1F=106

F1F

=106pF返回i電路符號(hào)C＋－uF(法拉),常用F，pF等表示。483.電容的電壓電流關(guān)系電容元件的VCR下頁(yè)上頁(yè)u、i

取關(guān)聯(lián)參考方向C＋－ui返回3.電容的電壓電流關(guān)系電容元件的VCR下頁(yè)上頁(yè)u、i49當(dāng)u

為常數(shù)(直流)時(shí)，i=0。電容相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔直通交的作用。下頁(yè)上頁(yè)表明某一時(shí)刻電容電流i的大小取決于電容電壓

u

的變化率，而與該時(shí)刻電壓

u

的大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件。返回C＋－ui實(shí)際電路中電容的電流i為有限值，則電容兩端的電壓u不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。當(dāng)u為常數(shù)(直流)時(shí)，i=0。電容相當(dāng)于開(kāi)路，電容有隔50④某一時(shí)刻的電容電壓值與t0到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，還與u(t0)值有關(guān)，即電容元件是“有記憶”的元件。表明下頁(yè)上頁(yè)⑤與之相比，電阻元件某一瞬時(shí)電壓僅與該時(shí)刻的電流有關(guān)，即是無(wú)記憶元件。電容元件的VCR返回④某一時(shí)刻的電容電壓值與t0到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，還與51當(dāng)電容的u、i

為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);下頁(yè)上頁(yè)注意上式中u(t0)稱(chēng)為電容電壓的初始值，它反映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱(chēng)為初始狀態(tài)。返回當(dāng)電容的u、i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠52當(dāng)u、i

為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電容元件吸收的功率為：下頁(yè)上頁(yè)從-∞到任意時(shí)刻t吸收的電場(chǎng)能量為：返回4.功率/電場(chǎng)能量p=ui=

CududtWc=∫-∞t

Cu(x)du(x)dtdt=C∫u(-∞)u(t)

u(x)du(x)=21Cu2(x)u(t)u(-∞)Wc=21Cu2(t)-21Cu2(-∞)當(dāng)u、i為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電容元件吸收的功率為：下頁(yè)53Wc(t)=21Cu2(t)4.功率/電場(chǎng)能量若在t=-∞時(shí)，電容處于未充電狀態(tài)，即u(-∞)=0，則在t=-∞時(shí)的電場(chǎng)能量為0。則電容元件在任何時(shí)刻t所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量將等于它所吸收的能量：從t1～t2時(shí)間，電容元件吸收的能量為：Wc=21Cu2(t2)-21Cu2(t1)=Wc(t2)-Wc(t1)Wc(t)=21Cu2(t)4.功率/電場(chǎng)能量若在t=544.功率/電場(chǎng)能量充電時(shí)，|u(t2)|＞|u(t1)|，Wc(t2)＞W(wǎng)c(t1)，電容元件吸收電能；放電時(shí)，|u(t2)|＜u(t1)|，Wc

(t2)＜Wc(t1)，電容元件把存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量釋放出來(lái)。電容是一種儲(chǔ)能元件，它不消耗能量，即儲(chǔ)存多少電能一定在放電完畢時(shí)全部釋放。電容元件不會(huì)釋放出多于它吸收或儲(chǔ)存的能量，即電容是一種無(wú)源元件。4.功率/電場(chǎng)能量充電時(shí)，|u(t2)|＞|u(t1)|，556.2電感元件i(t)+-u(t)電感線圈把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的部件。(t)＝N(t)下頁(yè)上頁(yè)返回6.2電感元件i(t)+-u(t)電感線圈56實(shí)用的電感器是用銅導(dǎo)線繞制成的線圈。實(shí)用的電感器是用銅導(dǎo)線繞制成的線圈57各種類(lèi)型的電感各種類(lèi)型的電感58各種類(lèi)型的電抗各種類(lèi)型的電抗59在高頻電路中，常用空心或帶有鐵氧體磁心的線圈。在低頻電路中，如變壓器、電磁鐵等，則采用帶鐵心的線圈。6.2電感元件在高頻電路中，常用空心或帶有鐵氧體磁心的線圈。6.2電感元601.定義電感元件儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的二端元件。任何時(shí)刻，其特性可用～i

平面上的一條曲線來(lái)描述。i下頁(yè)上頁(yè)韋安特性o返回1.定義電感元件儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的二端元件。任何時(shí)刻，其特性可61任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流i

與其磁鏈

成正比。~i

特性為通過(guò)原點(diǎn)的直線。2.線性電感元件io下頁(yè)上頁(yè)返回任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流i與其磁鏈成正比62電路符號(hào)H(亨利)，常用H，mH表示。+-uiL單位下頁(yè)上頁(yè)自感系數(shù)（電感）1H=103

mH1mH

=103

H返回電路符號(hào)H(亨利)，常用H，mH表示。+-uiL單位633.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件VCRu與i為關(guān)聯(lián)參考方向下：下頁(yè)上頁(yè)返回+-uiL3.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件V64電感電壓u

的大小取決于i的變化率,與i

的大小無(wú)關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u=0。電感相當(dāng)于短路；實(shí)際電路中電感的電壓u為有限值，則電感電流i不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。下頁(yè)上頁(yè)表明返回+-uiL電感電壓u的大小取決于i的變化率,與i的大小無(wú)關(guān)，65i=L1∫-∞tudx=L1∫-∞t0udx+L1∫t0tudx記憶元件i=i(t0)+需要指出的是：上式中i(t0)稱(chēng)為電感電流的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱(chēng)為初始狀態(tài)。L1∫t0tudx線性電感元件VCR的積分形式i=L1∫-∞tudx=L1∫-∞t0udx+L1∫t0664.功率與磁場(chǎng)能量在-∞～t這段時(shí)間內(nèi)，電感吸收的能量為：=LididtWL=∫-∞t

Li(x)di(x)dtdt=

L∫i(-∞)i(t)i(x)di(x)吸收的功率為：p=uiWL=12Li2(t)-12Li2(∞)從時(shí)間t1～t2，電感元件吸收的磁場(chǎng)能量為：WL=21Li2(t2)-21Li2(t1)=WL(t2)-WL