《电路》第五版 邱关源罗先觉第六章储能元件.ppt

* * 第6章 储能元件 首 页 本章重点 电容元件 6.1 电感元件 6.2 电容、电感元件的串联与并联 6.3 任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比。q ~ u 特性是过原点的直线 电路符号 1. 线性定常电容元件 C ＋ － u +q -q C 称为电容器的电容, 单位：F (法) (Farad，法拉), 常用?F，p F等表示。 q u O ? 单位 6.1 电容元件 (capacitor) 库伏特性为一条过原点的直线 1 p F =10-12F 下 页 上 页 实际电容器 返 回 下 页 上 页 电力电容 返 回 线性电容的电压、电流关系 C ＋ － u i u、i 取关联参考方向 电容元件VCR的微分关系 表明： (1)i 的大小取决于 u 的变化率, 与 u 的大小无关， 电容是动态元件； (2) 当 u 为常数(直流)时，i =0，电容相当于开路，电容 有隔断直流(简称隔直)作用； 实际电路中通过电容的电流 i为有限值，则电容电压u 必定是时间的连续函数. 电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件 （1）当 u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号 ; （2）上式中u(t0)称为电容电压的初始值，它反映电容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。 电容元件VCR的积分关系 表明 注 2. 电容的功率和储能 当电容充电， u0，d u/d t0，则i0，q ?， p0, 电容吸收功率。 当电容放电，u0，d u/d t0，则i0，q ?，p0, 电容发出功率. 功率 表明 电容能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为电场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电容元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。 u、 i 取关联参考方向 （1）电容的储能只与当时的电压值有关，电容 电压不能跃变，反映了储能不能跃变； （2）电容储存的能量一定大于或等于零。 从t0到 t 电容储能的变化量： 电容的储能 表明 例 ＋ － C 0.5F i 求电流i、功率P (t)和储能W (t) 2 1 t /s 2 0 u/V 电源波形 解 uS (t)的函数表示式为: 解得电流 2 1 t /s 1 i/A -1 2 1 t /s 2 0 p/W -2 2 1 t /s 1 0 WC/J 吸收功率 释放功率 2 1 t /s 1 i/A -1 若已知电流求电容电压，有 2 任何时刻，通过电感元件的电流i与其磁链? 成正比。 ? ~ i 特性是过原点的直线 电路符号 1. 线性定常电感元件 L 称为电感器的自感系数, L的单位：H (亨) (Henry，亨利)，常用?H，m H表示。 ? i O ? + - u (t) i L 单位 6.2 电感元件 (inductor) L?tg? 韦安特性为一条过原点的直线 下 页 上 页 贴片型功率电感 贴片电感 返 回 下 页 上 页 贴片型空心线圈 可调式电感 环形线圈 立式功率型电感 返 回 下 页 上 页 电抗器 返 回 线性电感的电压、电流关系 u、i 取关联参考方向 电感元件VCR的微分关系 表明： (1) 电感电压u 的大小取决于i 的变化率, 与i 的大小无关，电感是动态元件； (2) 当i为常数(直流)时，u =0。电感相当于短路； 实际电路中电感的电压 u为有限值，则电感电流i 不能跃变，必定是时间的连续函数. + - u (t) i L 根据电磁感应定律与楞次定律 电感元件有记忆电压的作用，故称电感为记忆元件 （1）当 u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号 ; （2）上式中i(t0)称为电感电流的初始值，它反映电感初始时刻的储能状况，也称为初始状态。 电感元件VCR的积分关系 表明 注 2. 电感的功率和储能 当电流增大，i0，d i/d t0，则u0，??， p0, 电感吸收功率。 当电流减小，i0，d i/d t0，则u0，??，p0, 电感发出功率。 功率 表明 电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。 u、 i 取关联参考方向 （1）电感的储能只与当时的电流值有关，电感 电流不能跃变，反映了储能不能跃变； （2）电感储存的能量一定大于或等于零。 从t0到 t 电感储能的变化量： 电感的储能 表明 电容元件与电感元件的比较： 电容 C 电感 L 变量 电流 i 磁链 ?