电感元件和电容元件.ppt

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1、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,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,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,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),中国最大的资料库下载,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 CV

2、。常采用微法(F)和皮法(pF)作为其单位。,3.1.2 电容元件的ui关系,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,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,3.1.3 电容元件的储能(二),从时间t1到t2,电容元件吸收的能量为,若选取t0为电压等于零的时刻,即u(t0)=,例.(一),图 3.2 例 3.1 图,图3.2(a)所示电路中,电容C0.5F,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。,例.(二),解 由

3、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0t1s,电压u从均匀上升到 10V,其变化率为,例.(三),由式(.2)可得,当1st3s,5st7s及t8s时,电压u为常量,其变化率为,例.(四),当 7st8s时,电压u由10V均匀上升到,其变化率为,故电流,例.(五),故电流,3.2 电容的串、并联3.2.1 电容器的并联(一),3.2.1 电容器的并联(二),3.2.2 电容器的串联(一),3.2.2 电容器的串联(二),例 3.2(一),电路如图3.5所示,已知U=18V,C1=C2=6F,C3=3F。求等效电容C及各电容两端的电压U1,U2,U3。,图3.5 例3.2图

4、,例 3.2(二),解 2与C3串联的等效电容为,例 3.2(三),例 3.3(一),已知电容C1=4F,耐压值UM1=150V,电容C2=12F,耐压值UM1=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?,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,例 3.3(三),求取电量的限额,求工作电压,3.3 电 感 元 件 3.3.1 电感元件的基本概念(一),自感磁链,(.),称为电感元件的自感系数,或电感系数,简称电感。,3.3.

5、1 电感元件的基本概念(二),图 3.7 线圈的磁通和磁链,3.3.1 电感元件的基本概念(三),图 3.8 线性电感元件,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 WbA。通常还用毫亨(mH)和微亨(H)作为其单位,它们与亨的换算关系为,3.3.2 电感元件的ui关系,(3.7),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t0到t时间内,电感元件吸收的电能为,3.3.3 电感元件的储能(二),从时间t1到t2,电感元件吸收的能量为,若选取t0为电流等于零的时刻,即i(t0)=,例3.4(一),电路如图

6、3.9(a)所示,L=200mH,电流i的变化如图3.9(b)所示。(1)求电压uL,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?,例3.4(二),图 3.9 例 3.4 图,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,例3.4(四),在第个1/3周期中,电流没有变化。电感电压为uL=0。在第个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,uL=3V;第2

7、个1/3周期,uL=0;第3个1/3周期,uL=-3V。,例3.4(五),(2)从图3.9(b)所示电流变化曲线中可知,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,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,p0,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,p0,电感元件发出能量。,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?,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?,

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