电感元件与电容元件课件

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,*,第3章 电感元件与电容元件,3.1 电容元件,3.2 电容的串、并联,3.3 电感元件,第3章 电感元件与电容元件,第3章 电感元件与电容元件,1,目的与要求,理解电容、电感元件上的u-i关系,2.会分析电容器的串并联电路,目的与要求理解电容、电感元件上的u-i关系,2,重点与难点,重点：（1）电容器的串并联电路 （2）电容、电感元件上的u-i关系,难点：（1）电容器串联使用时最大工作电压的 计算 （2）电容、电感元件上的u-i关系,重点与难点重点：（1）电容器的串并联电路,3,1.电容元件是一个理想的二端元件,它的图形符号如图3.1所示。,(3.1),图3.1 线性电容元件的图形符号,3.1电 容 元 件,3.1.1 电容元件的基本概念（一）,1.电容元件是一个理想的二端元件,它的图形符号如图,4,3.1.1 电容元件的基本概念（二）,2.电容的SI单位为法拉,符号为F;1 F=1 CV。常采用微法（,F）和皮法（pF）作为其单位。,3.1.1 电容元件的基本概念（二）2.电容的S,5,3.1.2 电容元件的,u,i,关系,dt,du,C,i,=,dt,dq,i,=,根据电流的定义,，,及q=Cu,电流与该时刻电压的变化率成正比。,若电压不变，i=0。电容相当与开路（隔直流作用）,关联参考方向下,3.1.2 电容元件的ui关系 dtduCi=dtdqi,6,3.1.3 电容元件的储能（一）,电容元件吸收的电能为,在电压和电流关联的参考方向下,电容元件吸收的功率为,3.1.3 电容元件的储能（一）电容元件吸收的电能为在电,7,3.1.3 电容元件的储能（二）,从时间,t,1,到,t,2,电容元件吸收的能量为,若选取,t,0,为电压等于零的时刻,即,u,(,t,0,)=,3.1.3 电容元件的储能（二）从时间t1到t2,电容元,8,例.（一）,图 3.2 例 3.1 图,图3.2（,a,）所示电路中,电容,C,0.5,F,电压,u,的波形图如图3.2（,b,）所示。求电容电流i,并绘出其波形。,例.（一）图 3.2 例 3.1 图图3.2（a）所示,9,例.（二）,解,由电压,u,的波形,应用电容元件的元件约束关系,可求出电流,i,。,当0,t,1,s,电压,u,从均匀上升到 10V,其变化率为,例.（二）解 由电压u的波形,应用电容元件的元件约束,10,例.（三）,由式(.2)可得,当1,s,t,3,s,5,s,t,7s及,t,8,s时，电压,u,为常量,其变化率为,例.（三）由式(.2)可得 当1st,11,例.（四）,当 7,s,t,8,s时,电压,u,由10V均匀上升到,其变化率为,故电流,例.（四）当 7st8s时,电压,12,例.（五）,故电流,例.（五）故电流,13,3.2 电容的串、并联,3.2.1 电容器的并联（一）,3.2 电容的串、并联3.2.1 电容器的并联（一,14,3.2.1 电容器的并联（二）,3.2.1 电容器的并联（二）,15,3.2.2 电容器的串联（一）,3.2.2 电容器的串联（一）,16,3.2.2 电容器的串联（二）,3.2.2 电容器的串联（二）,17,例 3.2（一）,电路如图3.5所示,已知,U,=18V,C,1,=,C,2,=6,F,C,3,=3,F。求等效电容C及各电容两端的电压,U,1,U,2,U,3,。,图3.5 例3.2图,例 3.2（一）电路如图3.5所示,已知U=18V,C1,18,例 3.2（二）,解,2,与,C,3,串联的等效电容为,例 3.2（二）解 2与C3串联的等效电容为,19,例 3.2（三）,例 3.2（三）,20,例 3.3（一）,已知电容,C,1,=4,F,耐压值,U,M1,=150V,电容,C,2,=12,F,耐压值,U,M1,=360V。,（1）将两只电容器并联使用,等效电容是多大？最大工作电压是多少？,（2）将两只电容器串联使用,等效电容是多大？最大工作电压是多少？,例 3.3（一）已知电容C1=4F,耐压值UM1=150,21,例 3.3（二）,解（1）将两只电容器并联使用时,等效电容为,其耐压值为,（2）将两只电容器串联使用时,等效电容为,例 3.3（二）解（1）将两只电容器并联使用时,等效电容,22,例 3.3（三）,求取电量的限额,求工作电压,例 3.3（三）求取电量的限额 求工作电压,23,3.3 电 感 元 件,3.3.1 电感元件的基本概念（一）,自感磁链,（.）,称为电感元件的自感系数,或电感系数,简称电感。,3.3 电 感 元 件 3.3.1 电感元件的基本,24,3.3.1 电感元件的基本概念（二）,图 3.7 线圈的磁通和磁链,3.3.1 电感元件的基本概念（二）图 3.7 线圈的磁,25,3.3.1 电感元件的基本概念（三）,图 3.8 线性电感元件,3.3.1 电感元件的基本概念（三）图 3.8 线性电感,26,3.3.1 电感元件的基本概念（四）,电感SI单位为亨利,符号为H;1 H=1 WbA。通常还用毫亨（mH）和微亨（H）作为其单位,它们与亨的换算关系为,3.3.1 电感元件的基本概念（四）电感SI单位为亨利,27,3.3.2 电感元件的,u,i,关系,(3.7),3.3.2 电感元件的ui关系(3.7),28,3.3.3 电感元件的储能（一）,(3.8),在电压和电流关联参考方向下,电感元件吸收的功率为,从,t,0,到,t,时间内,电感元件吸收的电能为,3.3.3 电感元件的储能（一）(3.8)在电压和电流关联,29,3.3.3 电感元件的储能（二）,从时间,t,1,到,t,2,电感元件吸收的能量为,若选取,t,0,为电流等于零的时刻,即,i,(,t,0,)=,3.3.3 电感元件的储能（二）从时间t1到t2,电感元,30,例3.4（一）,电路如图3.9（,a,）所示,L=200mH,电流i的变化如图3.9（b）所示。,（1）求电压,u,L,并画出其曲线。,（2）求电感中储存能量的最大值。,（3）指出电感何时发出能量,何时接受能量？,例3.4（一）电路如图3.9（a）所示,L=200mH,31,例3.4（二）,图 3.9 例 3.4 图,例3.4（二）图 3.9 例 3.4 图,32,例3.4（三）,解,（1）从图3.9（,b,）所示电流的变化曲线可知,电流的变化周期为3ms,在电流变化每一个周期的第1个1/3周期,电流从0上升到15mA。其变化率为,例3.4（三）解（1）从图3.9（b）所示电流的变化曲线,33,例3.4（四）,在第个1/3周期中,电流没有变化。电感电压为,u,L,=0。,在第个1/3周期中,电流从15mA下降到0。其变化率为,电感电压为,所以,电压变化的周期为 3ms,其变化规律为第1个1/3周期,u,L,=3V;第2个1/3周期,uL=0;第3个1/3周期,u,L,=-3V。,例3.4（四）在第个1/3周期中,电流没有变化。电感电压,34,例3.4（五）,（2）从图3.9（b）所示电流变化曲线中可知,例3.4（五）（2）从图3.9（b）所示电流变化曲线中可知,35,例3.4（六）,第2个1/3周期中,第3个1/3周期中,（3）从图3.9（,a,）和图3.9（,b,）中可以看出,在电压、电流变化对应的每一个周期的第1个1/3周期中,例3.4（六）第2个1/3周期中第3个1/3周期中（3）从,36,例3.4（七）,所以,该电感元件能量的变化规律为在每个能量变化周期的第1个1/3周期中,p0,电感元件接受能量;第2个1/3周期中,p=0 电感元件既不发出能量,也不接受能量;第3个1/3周期中,p0,电感元件发出能量。,例3.4（七）所以,该电感元件能量的变化规律为在每个能量变,37,教学方法,1.以蓄电池为例说明电容的储能作用,2.如果所需的电容值为标称值以外的数值，应如何处理？,教学方法1.以蓄电池为例说明电容的储能作用,38,思考题,1.为什么说电容元件在直流电路中相当于开路？2.电容并联的基本特点是：（1）各电容的电压_。（2）电容所带的总电量为_。3.电容串联的基本特点是：（1）各电容所带的电量_。（2）电容串联的总电压为_ _。4.为什么说电感元件在直流电路中相当于短路？,思考题1.为什么说电容元件在直流电路中相当于开路？2.,39,