第5章电容元件和电感元件.pptx
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1、第第5章章 电容元件和电感元件电容元件和电感元件v静态元件:元件端口特性方程为代数方程,如:电阻静态元件:元件端口特性方程为代数方程,如:电阻v动态元件:动态元件:微微/积分方程,积分方程,如:电容、电感如:电容、电感 v储能元件:能储存能量的元件,如:电容、电感储能元件:能储存能量的元件,如:电容、电感51 电容元件电容元件电容器:由两块用介质绝缘的金属板构成,电容器:由两块用介质绝缘的金属板构成,能储存电荷和电场能能储存电荷和电场能 电容器构成原理电容器构成原理51 电容元件电容元件实际电容器示例实际电容器示例电解电容器电解电容器瓷质电容器瓷质电容器聚丙烯膜电容器聚丙烯膜电容器51 电容元
2、件电容元件电容元件的电路符号:电容元件的电路符号:电容器电容器 电容元件电容元件 电容元件的电磁特性用电容元件的电磁特性用q-u关系表征关系表征一般电容一般电容可可变变电电容容电电解解电电容容+51 电容元件电容元件本节研究内容:本节研究内容:二端线性电容元件二端线性电容元件(电荷与电压成正比)(电荷与电压成正比)设二端线性电容设二端线性电容C的电压的电压u和电流和电流i取关联参考方向,取关联参考方向,均为正极板指向负极板,则:均为正极板指向负极板,则:1、q-u关系(电磁特性)关系(电磁特性):电容电容C单位:单位:F、mF、uF、pF 过原点直线过原点直线51 电容元件电容元件2、u-i关
3、系(端口特性)关系(端口特性):关联,关联,动态元件动态元件 记忆元件记忆元件 以以t0时刻为计时起点:时刻为计时起点:端端口口特特性性方方程程初始电压初始电压51 电容元件电容元件3、储能:、储能:关联,吸收的能量:关联,吸收的能量:假设假设-电容是电容是无源元件无源元件任一时刻任一时刻t,电容储能:,电容储能:-电容是电容是储能元件储能元件.51 电容元件电容元件4、电容的并联:、电容的并联:(设初始储能为(设初始储能为0)等效电容:等效电容:总电容增大总电容增大51 电容元件电容元件5、电容的串联:、电容的串联:(设初始储能为(设初始储能为0)等效电容:等效电容:总电容减小总电容减小51
4、 电容元件电容元件例题例题5.1:设:设C1=0.5F,C2=0.25F,电路处于直流工作,电路处于直流工作 状态。求两个电容各自储存的电场能。状态。求两个电容各自储存的电场能。解:解:电容储存的电场能量分别为电容储存的电场能量分别为 直流电路中电容相当于开路直流电路中电容相当于开路51 电容元件电容元件例题例题5.2:已知:已知C=0.2F,u(0)=30V,电容电流波形已知,电容电流波形已知,求电容电压并画出波形。求电容电压并画出波形。(1):,电容充电(2):,电容放电电容放电电容电压保持不变,电容电压保持不变,(3):,52 电感元件电感元件电感线圈:导线绕成,能储存磁场能电感线圈:导
5、线绕成,能储存磁场能 几种实际的电感线圈示例:几种实际的电感线圈示例:电感线圈原理示意图电感线圈原理示意图 52 电感元件电感元件电感元件的电路符号:电感元件的电路符号:电感线圈电感线圈 电感元件电感元件 电感元件的电磁特性用电感元件的电磁特性用-i-i 关系表征关系表征可可调调电电感感固固定定电电感感52 电感元件电感元件本节研究内容:本节研究内容:二端线性电感元件二端线性电感元件(磁链与电流成正比)(磁链与电流成正比)设二端线性电感设二端线性电感L的电压的电压u和电流和电流i取关联参考方向,取关联参考方向,磁链与电流参考方向符合右手定则,则:磁链与电流参考方向符合右手定则,则:1、-i 关
6、系(电磁特性)关系(电磁特性):过原点直线过原点直线 电感电感L L单位:单位:H H、mHmH 52 电感元件电感元件2、u-i 关系(端口特性)关系(端口特性):关联,关联,动态元件动态元件 记忆元件记忆元件 以以t0时刻为计时起点:时刻为计时起点:端端口口特特性性方方程程52 电感元件电感元件3、储能:、储能:关联,吸收的总能量:关联,吸收的总能量:假设假设-所以电感是所以电感是无源元件、储能元件无源元件、储能元件.任一时刻任一时刻t,电感储能:,电感储能:则:则:wm04、电感的串联:、电感的串联:5、电感的并联:、电感的并联:分析:分析:52 电感元件电感元件例题例题5.3:电感电流
7、波形如图所示,:电感电流波形如图所示,L=0.1H,求,求t0时时 电感电压、吸收功率、储存能量。电感电压、吸收功率、储存能量。解:解:53 耦合电感耦合电感 前面学习了二端电感元件(即一端口电感)。本节前面学习了二端电感元件(即一端口电感)。本节学习多端口电感,且只研究学习多端口电感,且只研究二端口电感二端口电感,也称,也称互感元件互感元件一、基本概念一、基本概念1磁耦合磁耦合:一线圈的磁通交链另一线圈:一线圈的磁通交链另一线圈当几个线圈之间存在着磁耦合,便形成了多端口电感当几个线圈之间存在着磁耦合,便形成了多端口电感2电磁感应电磁感应:自感应自感应:本线圈中电流变化在本线圈内产生的感应:本
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