纯电容元件交流电路课件

新形态一体化课程助我成就腾飞的梦想！电工技术与应用主讲主讲 曹卫权曹卫权主讲曹卫权5.2.7 纯电容元件交流电路电 工 技 术 与 应 用5.2.7纯电容元件交流电路电工技术与应用重点与难点重点：电容元件上的电压和电流的关系难点：电容元件的相量关系重点与难点重点：电容元件上的电压和电流的关系目的与要求会分析正弦电路中的电容元件的相关参数能用利用电容的基本特性解决正弦交流电的计算问题目的与要求会分析正弦电路中的电容元件的相关参数今天这讲的内容包括：一、电容元件一、电容元件 二、电容元件的交流电路二、电容元件的交流电路三、三、习题练习习题练习今天这讲的内容包括：一、电容元件一、电容元件一、电容元件电容元件电容元件 描述电容两端加电源后，其两个极板描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质建立起电场，并储存电场能量的性质电容：电容：uiC+_电容元件电容元件电容元件电容元件电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。数等关。S 极板面积（极板面积（m2）d 板间距离（板间距离（m）介电常数（介电常数（F/m）当电压当电压u变化时，在电路中产生电流变化时，在电路中产生电流:电容元件描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起电容元件储能电容元件储能将上式两边同乘上 u，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能电场能电场能电场能根据：电容元件储能将上式两边同乘上u，并积分，则得：即电容将电能二、电容元件的交流电路二、电容元件的交流电路电流与电压电流与电压的变化率成的变化率成正比。正比。基本基本基本基本关系式：关系式：关系式：关系式：1.1.1.1.电流与电压的关系电流与电压的关系电流与电压的关系电流与电压的关系 频率相同频率相同频率相同频率相同 I I=U U C C 电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压9090 相位差相位差相位差相位差则：则：电容元件的交流电路电容元件的交流电路uiC+_设：设：iu iu电流与电压的变化率成正比。基本关系式：1.电流与电压或或则则:容抗容抗（）定义：定义：有效值所以电容所以电容C具有隔直通交的作用具有隔直通交的作用 XC直流：直流：XC ，电容，电容C视为视为开路开路交流：交流：f或则:容抗（）定义：有效值所以电容C具有隔直通交的作用容抗容抗XC是频率的函数是频率的函数可得相量式可得相量式可得相量式可得相量式则：则：电容电路中复数形式的欧姆定律电容电路中复数形式的欧姆定律电容电路中复数形式的欧姆定律电容电路中复数形式的欧姆定律相量图相量图超前超前O由：由：容抗XC是频率的函数可得相量式则：电容电路中复数形式的欧姆定2.2.2.2.功率关系功率关系功率关系功率关系(1)(1)瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时功率uiC+_ (2)(2)平均功率平均功率平均功率平均功率 由由C C是非耗是非耗是非耗是非耗能元件能元件能元件能元件2.功率关系(1)瞬时功率uiC+_(2)平均功率瞬时功率瞬时功率 ：ui+-ui+-ui+-ui+-+p 0充电充电充电充电p 0充电充电充电充电p 0充电同理，无功功率等于瞬时功率达到的最大值。(3)(3)无功功率无功功率无功功率无功功率 Q Q单位：单位：var为了同电感电路的无功功率相比较，这里也设则：则：同理，无功功率等于瞬时功率达到的最大值。(3)无功功率Q 三、习题练习三、习题练习指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？在电阻电路中：在电阻电路中：在电感电路中：在电感电路中：在电容电路中：在电容电路中：【练习练习练习练习】指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？在电阻电路中：在电感电 已知一电容C=50F,接到220V,50Hz的正弦交流电源上,求 (1)XC。(2)电路中的电流IC和无功功率。(3)电源频率变为1000 Hz时的容抗。例例1 1已知一电容C=50F,接到220V,解解（1）(2)(3)解（1）(2)(3)一电容C=100F,接于的电源上。求：(1)流过电容的电流IC。(2)电容元件的有功功率PC和无功功率QC。(3)电容中储存的最大电场能量WCm。(4)绘电流和电压的相量图。例例2 2一电容C=100F,接于例2解：(1)解：(1)（2）（3）（2）（3）(4)相量图如图所示。(4)相量图如图所示。单一参数电路中的基本关系参数参数LCR基本关系基本关系阻抗阻抗相量式相量式相量图相量图小结单一参数电路中的基本关系参数LCR基本关系阻抗相量式相量图小单一参数正弦交流电路的分析计算单一参数正弦交流电路的分析计算单一参数正弦交流电路的分析计算单一参数正弦交流电路的分析计算电路电路参数参数电路图电路图(参考方向参考方向)阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式功率功率有功功率有功功率 无功功率无功功率R设设则则u、i 同相同相0LC设设则则则则u领先领先 i 9000基本基本关系关系iu+-iu+-iu+-设设 u落后落后 i 90小结单一参数正弦交流电路的分析计算电路电路图电压、电流关系瞬时值习题习题1、判断下列表达式的正()误()：(电容元件的电流与电压为关联参考方向）（）（）（）（）习题1、判断下列表达式的正()误()：（）习题2、一电容C=0.318F，外加电压为 在电压和电流为关联参考方向时，求XC、i C 、QC，并作出相量图。习题2、一电容C=0.318F，外加电压为习题习题3、一高压电缆的电容C=10F，外加电压为 求在关联参考方向下的电 流及储存的最大电场能量。习题3、一高压电缆的电容C=10F，外加电压为课后：这一讲我们就讲到这里，在下一讲的内容中，我们将学习 5.2.8 电阻、电容、电感串联电路谢谢大家！课后：这一讲我们就讲到这里，在下一讲的内容中，我们将学习