电路学课件：6-1 电容元件

6.1 6.1 电容元件电容元件一、电容元件工作原理一、电容元件工作原理uqC+u -+q -qCi 电容器都是由间隔以不同介质的两块金属极板组成，电容器都是由间隔以不同介质的两块金属极板组成，当在极板上加以电压后，极板上分别聚集起等量的正负当在极板上加以电压后，极板上分别聚集起等量的正负电荷，并在介质中建立电场而具有电场能量。将电源移电荷，并在介质中建立电场而具有电场能量。将电源移去后，电荷可继续聚集在极板上，电场继续存在。所以去后，电荷可继续聚集在极板上，电场继续存在。所以电容器是一种能储存电荷或者说储存电场能量的部件。电容器是一种能储存电荷或者说储存电场能量的部件。dtduCi 库伏（库伏（）特性特性qu0 二、电容上二、电容上 关系关系表示为微分关系表示为微分关系ui()()dq tdui tCdtdtqududt常数i 常数；u不变化0i ；故电容在直流时相当于故电容在直流时相当于“开路开路”，即电容元件有隔断，即电容元件有隔断直流的作用直流的作用可见，电容的电流与电压的变化率成正比 变化 产生 ；剧变uiiuduidtdiCutut)(1)0()(0说明电容是一种动态元件动态元件，又是记忆元件记忆元件。注：电阻元件是无记忆的元件。00()1 ()()dtttu tuiC三、电容上三、电容上 关系关系表示为积分关系表示为积分关系ui1,duidtC1duidtC在 上0,t t00()()1()u ttu ttduidC即001()()()ttu tu tidC四、电容元件储存的能量四、电容元件储存的能量)(21)(2tCutWc电容元件在任何时刻电容元件在任何时刻t 所储存的所储存的电场能量电场能量tuCuuipdd 吸吸()()2()()()022d1d()()d211()()022u ttu tCuuuuWCuCuduCuCu tq tC 若从时间 到 ，电容元件吸收的能量1t2t21()2221()2111()()22()()u tCu tCCWCuduCu tCu tWtWt电容元件充电时，21()()u tu t21()()CCWtWt故在此时元件吸收能量；电容元件放电时，元件释放能量。21()()CCWtWt若元件原来没有充电，则在充电时吸收并储存起来的能量一定又在放电完毕时全部释放，它不消耗能量。所以，电容元件时一种储能元件储能元件。同时，电容元件也不会释放出多于它吸收或储存的能量，所以它又是一种无源元件无源元件。动态元件记忆元件电容元件储能元件无源元件ti(t)O t1 t2 t3 tOu(t)tu(t)Ott1 t2 t3i(t)O例小结小结：(1)i 的大小与的大小与 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；(3)电容元件是一种记忆元件；电容元件是一种记忆元件；(2)电容在直流电路中相当于开路，有电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用隔直作用；(4)当当 u，i为关联方向时，为关联方向时，u，i为为非非关联方向时，关联方向时，duiCdtduiCdt