电路与模拟电子技术原理 教学课件 作者 胡世昌 第3章动态.ppt

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1、电路与模拟电子技术原理第三章动态元件和动态电路07:29:141第3章动态元件和动态电路3.1电容3.2电感3.3电容的串并联3.4电感的串并联3.5线性动态元件3.6线性动态电路07:29:1423.1电容电容器：两片导电层中间填充绝缘层正极板上的电子被移走，该极板带正电荷＋q；负极板上移来电子，该极板带上等量的负电荷－q。07:29:143电容的外特性电容的特征方程q＝Cuq是电容两个极板所带电荷量，单位为库仑；u为外加电压，单位为伏特；系数C称为电容元件的电容量，单位为法拉（F），1法拉=1库仑/伏特。常用的电容量单位还有微法（μF）和皮法（pF），1F

2、＝106μF＝1012pF07:29:144电容的伏安特性的微分形式线性非时变电容元件的电容量C为常数伏安特性的微分形式流过电容元件的电流与该时刻电压电容两端电压的变化率成正比隔直流、通交流（准确地说是阻交流）电容电压不能跃变07:29:145电容的伏安特性的微分形式电容元件电压-电流关系的积分形式u0称为电容的初始电压。任意时刻t的电容电压不仅取决于当前电流值，还与该时刻以前电流的“全部历史”有关。或者说，电容电压“记忆”了电流的作用效果，所以称电容为记忆元件。07:29:146电容元件的功率设定电容两端的电压、电流为关联参考方向，则电容元件的吸收功率为电容的

3、功率可正可负，正的功率表明电容此时在吸收功率，负的功率表明电容此时在释放功率。07:29:147电容储存电场能电容能够储存电场能电容的储能与电容两端电压的平方成正比。端电压u升高，电容的电荷量q增加，电容储能也增加，外电路向电容充电；端电压u降低，电容的电荷量q减少，电容储能也减少，电容向外电路放电。理想电容不消耗能量，仅仅存储和释放电能。07:29:148第3章动态元件和动态电路3.1电容3.2电感3.3电容的串并联3.4电感的串并联3.5线性动态元件3.6线性动态电路07:29:1493.2电感物理基础：电生磁，磁生电电生磁（奥斯特、安培）当导体中有电流通过

4、时，导体周围将产生磁场。磁场的强度与产生它的电流成正比。磁生电（法拉第电磁感应定律、亨利）变化的磁场将使附近的导线产生电压，电压的大小与产生磁场的电流成正比。07:29:1410电感（线圈）线圈通以电流i后产生磁通φ，磁通φ与电流i的参考方向满足右手螺旋定则磁通φ与N匝线圈中的每一匝均全部交链，称ψ＝Nφ为磁链。ψ(t)＝L•i系数L为电感元件的电感量，国际单位是亨利（H）07:29:1411电感元件伏安特性的微分形式线性非时变电感的L为常数电感元件伏安特性的微分形式在线圈中通过变化的电流i，则会形成变化的磁链；而变化的磁链又会在线圈两端产生感应电压u，07:

5、29:1412电感的特性电感两端的电压与流过它的电流与时间的变化率成正比对于恒定的直流电流，不论电流有多大，电感两端的电压都等于零。电感具有“通直流，阻交流”的特性。电感电流不能跃变07:29:1413电感元件伏安特性的积分形式电感元件伏安特性的积分形式其中i0称为电感的初始电流。它表明任意时刻t的电感电流不仅取决于当前电压值，还与该时刻以前电压的“全部历史”有关。或者说，电感电流“记忆”了电压的作用效果，所以电感也是一种记忆元件。07:29:1414电感的功率和储能电压、电流为关联参考方向，则电感元件的吸收功率任意时刻电感的储能理想电感不消耗能量，仅仅是存储和

6、释放电（磁场）能。07:29:1415第3章动态元件和动态电路3.1电容3.2电感3.3电容的串并联3.4电感的串并联3.5线性动态元件3.6线性动态电路07:29:14163.3电容的串并联N个电容串联彼此串联的电容中，每个电容的电荷量都等于总电荷量。07:29:1417电容的串并联（续）N个并联电容可以用一个电容来等效，等效电容C与各个并联电容之间的关系为C＝C1＋C2＋…＋CN07:29:1418电容的串并联（续）【例3-3】电路如图3-9，求各电容两端的电压。【解】10mF电容与50mF电容并联后的总电容10＋50＝60(mF)07:29:1419电容的

7、串并联（续）该60mF电容又与一个30mF、一个20mF电容串联，整个电路的等效电容为这个10mF等效电容两端的电压是30V，从而可以得到等效电容上的电荷量q＝Cequ＝10×10－3×30＝0.3(C)07:29:1420电容的串并联（续）彼此串联的电容上的电荷量等于总电荷量，即30mF电容和20mF电容上的电荷量也等于0.3C。所以可以计算得到电压u3可以根据KVL确定u3＝30－u1－u2＝30－10－15＝5(V)07:29:1421第3章动态元件和动态电路3.1电容3.2电感3.3电容的串并联3.4电感的串并联3.5线性动态元件3.6线性动态电路07:

8、29:1422电感串联N