电容以及电感.ppt

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,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,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,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）,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 C／V常采用微法（,μ,F）和皮法（pF）作为其单位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,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,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,)=０,8,,例３.１（一）,图 3.2 例 3.1 图,图3.2（,a,）所示电路中, 电容,C,＝0.5,μ,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9,,例３.１（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,μ,s, 电压,u,从０均匀上升到 10V, 其变化率为,10,,例３.１（三）,由式(３.2)可得,,当1,μ,s≤,t,≤3,μ,s, 5,μ,s≤,t,≤7μs及,t,≥8,μ,s时，电压,u,为常量, 其变化率为,11,,例３.１（四）,,当 7,μ,s≤,t,≤8,μ,s时, 电压,u,由－10V均匀上升到０, 其变化率为,故电流,12,,例３.１（五）,故电流,13,,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）,15,,3.2.2 电容器的串联（一）,16,,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,μ,F,,C,3,=3,μ,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,18,,例 3.2（二）,解,Ｃ,2,与,C,3,串联的等效电容为,19,,例 3.2（三）,20,,例 3.3（一）,已知电容,C,1,=4,μ,F, 耐压值,U,M1,=150V, 电容,C,2,=12,μ,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？,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,22,,例 3.3（三）,① 求取电量的限额,② 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,（３.６）,称为电感元件的自感系数, 或电感系数, 简称电感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,25,,3.3.1 电感元件的基本概念（三）,图 3.8 线性电感元件,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 Wb／A。

通常还用毫亨（mH）和微亨（μH）作为其单位, 它们与亨的换算关系为,27,,3.3.2 电感元件的,u,—,i,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,,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,)=０,30,,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？,31,,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,33,,例3.4（四）,在第２个1/3周期中, 电流没有变化。

电感电压为,u,L,=0在第３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,=-3V34,,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,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, p>0, 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, p<0, 电感元件发出能量 ,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？,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？,39,,谢谢观看！,40,,。