第三章电容元件与电感元件ppt课件.ppt

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1、第三章电容元件和电感元件3.1电容元件3.2电感元件3.3三种元件伏安特性的相量形式引言动态电路分析与电阻电路分析的比较电阻电路动态电路组成独立源,受控源,电阻电感,电容,电阻,独立源特性电压、电流、耗能电压、电流随时间的变化的规律电路中有三个重要和基本的无源电路元件，前面已讲述了电阻元件。这节讲述另外两种电路元件：电容（用字母C表示）和电感（用字母L表示）。电容和电感元件能够把从电源吸收的能量储存起来，并能够释放所储存的能量倒电路中去。电容元件种类很多，但基本结构都是类似的，都是由两个可导电的金属板间隔着不导电的绝缘材料（介质）而

2、构成。结构示意图如图3-1所示介质可以是绝缘纸、真空、玻璃、陶瓷、云母、聚苯乙烯等绝缘材料。3.1电容元件介质（绝缘材料）金属板图3-1因此，电容元件是一种能聚集电荷，贮存电能的二端元件。3.1电容元件3.1.1电容的符号符号如图3-3-2所示。图3-3-2固定电容固定极性电容可变电容3.1.2电容的单位电荷量与端电压的比值叫做电容元件的电容，理想电容器的电容为一常数。电容的单位为法拉，简称法，符号为F。常用单位有：微法(μF)，皮法(pF)。3.1电容元件3.1.3电容元件的伏安特性电容是储存电荷的元件，当电容电压u随时间发生

3、变化时，储存在电容元件极板上的电荷随之变化，出现充电或放电现象，连接电容的导线中就有电流流过。这个电流即为电容电流。3.1电容元件图3-3-4给出了电容元件的电压电流参考方向，则其电压与电流的关系即（电容元件的伏安特性）有:电容的伏安特性说明：任一瞬间，电容电流的大小与该瞬间电压变化率成正比，而与这一瞬间电压大小无关。电容元件对直流相当于开路。图3-3-43.1电容元件3.1.4电容元件的电场能1）电容元件的功率p＞0，表明电容元件在储存能量，p＜0，表明电容元件在释放能量。（电压与电流的方向是否关联）3.1电容元件2）电容元件的电

4、场能量电容元件从u(0)=0(电场能为零)增大到u(t)时，总共吸收的能量，即t时刻电容的电场能量。当电容电压由u减小到零时，释放的电场能量也按上式计算。动态电路中，电容和外电路进行着电场能量和其它能量的相互转换，本身不消耗能量。3.1电容元件3.1.5电容的并联如图3-3-5所示对于线性电容元件有：则：当电容器的耐压值符合要求，但容量不够时，可将几个电容并联。图3-3-53.1电容元件3.1.6电容的串联如图3-3-6所示对于线性电容元件有则：电容串联的等效电容的倒数等于各电容倒数之和。电容的串联使总电容值减少。图3-3-63.1

5、电容元件电感元件在电子工业和电力系统中应用很多，可用于发电机、变压器、收音机、电视、雷达、电动机、继电器等。将一根导线按照一定的形状绕制成线圈则为一简单的电感元件。如图3-3-7所示。3.2电感元件图3-3-73.2.1电感元件符号电感元件是实际电感线圈的理想化模型。其符号如图3-3-8所示。图3-3-8空心线圈铁心线圈可变铁心线圈3.2电感元件磁链与产生它的电流的比值叫做电感元件的电感或自感用字母L表示。电感的单位为亨(利)，符号为H，常用的单位有毫亨(mH)、微亨(μH)。电感元件的电感为一常数，磁链Ψ总是与产生它的电流i成线性

6、关系，即3.2电感元件3.2.2电感元件单位当电流通过线圈时，线圈处在该电流产生的磁场当中，每匝线圈都有磁通Φ穿过。若线圈有N匝，则与线圈交链的总磁通即为NΦ称做磁链Ψ，即Ψ=NΦ根据电磁感应定律，感应电压等于磁链的变化率。当电压的参考极性与磁通的参考方向符合右手螺旋定则时，可得则：3.2电感元件3.2.3电感元件的伏安特性电感元件的伏安特性说明：任一瞬间，电感元件端电压的大小与该瞬间电流的变化率成正比，而与该瞬间的电流无关。电感元件也称为动态元件，它所在的电路称为动态电路。电感对直流起短路作用。3.2电感元件3.2.4电感元件的磁

7、场能在关联参考方向下，电感吸收的功率p＞0，表明电感元件在储存能量，p＜0，表明电感元件在释放能量。（电压与电流的方向是否关联）3.2电感元件电感电流从增大到总共吸收的能量，即t时刻电感的磁场能量当电感的电流从某一值减小到零时，释放的磁场能量也可按上式计算。在动态电路中，电感元件和外电路进行着磁场能与其它能相互转换，本身不消耗能量。3.2电感元件3.3三种元件伏安特性的相量形式在正弦交流电路中，接入同频率正弦交流电源的三种电路基本元件，电阻、电容和电感中的电流和电压都将是同频率的正弦量，所以可由它们的时域形式转换成相量形式。3.3.

8、1电阻元件伏安特性的相量形式1、伏安特性在图3-4-1中，设电流为图3-4-1上式表明:电阻两端电压u和电流i为同频率同相位的正弦量，它们之间关系如下:则有3.3.1电阻元件伏安特性的相量形式其电压与电流的波形图如图3-4-2所示图3