电工基础课件电感元件与电容元件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第,3,章 电感元件与电容元件,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,电感元件与电容元件,1,电容元件,2,电容的串、并联,3,电感元件,1,1,电容元件,1.1,电容元件的基本概念,任何两个彼此靠近而且又相互绝缘的导体都可以构成电容器。这两个导体叫做电容器的极板,它们之间的绝缘物质叫做介质。,在电容器的两个极板间加上电源后,极板上分别积聚起等量的异性电荷,在介质中建立起电场,并且储存电场能量。电源移去后,由于介质绝缘,电荷仍然可以聚集在极板上,电场继续存在。所以,电容器是一种能够储存能量的器件,这就是电容器的基本电磁性能。,2,但在实际中,当电容器两端电压变化时,介质中往往有一定的介质损耗,而且介质也不可能完全绝缘,因而也存在一定的漏电流。如果忽略电容器的这些次要性能,就可以用一个代表其基本电磁性能的理想二端元件作为模型。电容元件就是实际电容器的理想化模型。,3,电容元件是一个理想的二端元件,它的图形符号如图,1,所示。其中,q,和,q,代表该元件正、负极板上的电荷量。若电容元件上的电压参考方向规定为由正极板指向负极板,则任何时刻都有以下关系,:,公式：,3.1,其中,C,是用以衡量电容元件容纳电荷本领大小的一个物理量,叫做电容元件的电容量,简称电容。它是一个与电荷,q,、电压,u,无关的正实数,但在数值上等于电容元件的电压每升高一个单位所容纳的电荷量。,4,图,1,线性电容元件的图形符号,5,电容的单位为法拉,符号为,F(1 F=1 C,V),。电容器的电容往往比,F,小得多,因此常采用微法（,F,）和皮法（,pF,）作为其单位。其换算关系如下,:,1F,10,6,F,1 pF,10,F,如果电容元件的电容为常量,不随它所带电量的变化而变化,这样的电容元件即为线性电容元件。本书只涉及线性电容元件,除非特别说明,否则都是指线性电容元件。,电容元件和电容器也简称为电容。所以,电容一词,有时指电容元件（或电容器）,有时则指电容元件（或电容器）的电容量。,6,1.2,电容元件的,u,i,关系,由公式可知,当电容元件极板间的电压,u,变化时,极板上的电荷也随着变化,电路中就有电荷的转移,于是该电容电路中出现电流。,对于上图所示的电容元件,选择电流的参考方向指向正极板,即与电压,u,的参考方向关联。假设在时间,dt,内,极板上电荷量改变了,dq,则由电流的定义式有,7,又根据,3.1,公式可得,q,=,Cu,代入上式得,这就是关联参考方向下电容元件的电压与电流的约束关系,或电容元件的,ui,关系。,式,(,.2),表明,:,任何时刻,线性电容元件的电流与该时刻电压的变化率成正比,只有当极板上的电荷量发生变化时,极板间的电压才发生变化,电容支路才形成电流。因此,电容元件也叫动态元件。如果极板间的电压不随时间变化,则电流为零,这时电容元件相当于开路。,故电容元件有隔断直流（简称隔直）的作用,。,(,2),8,1.3,电容元件的储能,如前所述,电容器两极板间加上电源后,极板间产生电压,介质中建立起电场,并储存电场能量,因此,电容元件是一种储能元件。,在电压和电流关联的参考方向下,电容元件吸收的功率为,从,t,0,到,t,的时间内,电容元件吸收的电能为,(,),9,若选取,t,0,为电压等于零的时刻,即,u,(,t,0,)=,经过时间,t,电压升至,u,(,t,),则电容元件吸收的电能以电场能量的形式储存在电场中,此时它吸收的电能可写为,从时间,t,1,到,t,2,电容元件吸收的能量为,10,即电容元件吸收的能量等于电容元件在,t,2,和,t,1,时刻的电场能量之差。,电容元件充电时,|,u,(,t,2,)|,u,(,t,1,)|,w,C,(,t,2,),w,C,(,t,1,),w,C,元件吸收能量,并全部转换成电场能量,;,电容元件放电时,|,u,(,t,2,)|,u,(,t,1,)|,w,C,(,t,2,),w,C,(,t,1,),w,C,w,L,(,t,1,),w,L,0,元件吸收能量,并全部转换成磁场能量,;,当电流,|,i,|,减小时,w,L,(,t,2,),w,L,(,t,1,),w,L,0,元件释放磁场能量。可见，电感元件并不是把吸收的能量消耗掉,而是以磁场能量的形式储存在磁场中。所以,电感元件是一种储能元件。同时,它不会释放出多于它所吸收或储存的能量,因此它也是一种无源元件。,29,