电路及磁路教学课件作者第4版朱晓萍霍龙电子教案参考答案第04章课件.ppt

第四章 正弦电流电路 二 阻抗的串并联 ◆ n 个复阻抗的串联 等效复阻抗： 分压公式： ◆ n 个复导纳的并联 等效复导纳： 分流公式： 复阻抗的串联 复导纳的并联 第四章 正弦电流电路 注意 阻抗串联时，一般情况下： 导纳并联时，一般情况下： 两个阻抗并联时,在什么情况下下式成立？ 思考 第四章 正弦电流电路 无功功率反映了电感元件与外部交换能量的规模。 ◆ 无功功率 ：瞬时功率的最大值，即 SI单位：乏（var） 例：一个0.8H的电感元件接到电压为 的电源上，（1）求电感中的电流和无功功率；（2）电源频率改为150HZ，电压有效值不变，电感电流和无功功率各为多少？ 解：（1）电压相量，感抗分别为 第四章 正弦电流电路 故电流为 及 （2）电源频率改变为原来的3倍，因此，有 无功功率为 故电流为 及 无功功率为 可见，电感元件具有通低频阻高频的特性 第四章 正弦电流电路 4.6 电容元件 正线电流电路中的电容 一 线性电容元件 ◆电容器：将两块金属极板用绝缘介质隔开，形成一个电容器。电容元件描述在这种两金属极板间的介质中所产生的电场和储存电场能量的性质。 电容定义为： 电荷单位为库仑（C） 电压单位为伏特（V） 电容单位为法拉（F） i ++ ++ - - - - +q -q u C C 线性电容： C为常数；非线性电容：C不为常数 第四章 正弦电流电路 二 电容元件的串并联 ◆串联 + - + - 设电容 、 相串联，如图。由于电荷守恒，有 根据KVL，得 于是，可得 个电容串联等效电容一般式： 第四章 正弦电流电路 ◆并联 + - + - 设电容 、 相并联，如图。由电容定义可得 而 于是，可得 个电容并联等效电容一般式： 第四章 正弦电流电路 三 电容元件的电压电流关系 当电容器极板间电压变化时，极板上电荷随着改变，于是电容器电路中出现电流。如图参考方向下，电流为 注意：当电压、电流取关联参考方向下，上式成立；当电压、电流取非关联参考方向时，上式右边加负号。 通过电容的电流与电容两极 板间电压的变化率成正比。 + - i 第四章 正弦电流电路 四 电容元件的电场能量 在电压和电流关联参考方向下，电容元件吸收功率为 当电压由0增大到 时，电容元件储存的电场能量为 能量单位：焦耳（J） 电压单位：伏特（V） 电容单位：法拉（F） ◆结论： ①电容元件是一种储能元件，同时又是一种无源元件。 ②电场能量只与最终电压值有关，与充电过程无关。 ③ 绝对值增加时，电容元件吸收为电场能量。 绝对值减小时，电容元件释放电场能量。 第四章 正弦电流电路 五 电压和电流的相量关系 关联参考方向下，电容元件电压电流关系为 则电容元件的电流为： 设电容元件的正弦电压为： 比较上述式子，可得： 第四章 正弦电流电路 于是可写成相量形式： 电流超前电压90° 电容C 具有隔直通交的作用 直流： f = 0, XC →∞，电容C视为开路。 容抗： SI单位：欧姆（ ） 讨论 交流：f XC 或 第四章 正弦电流电路 波形及相量如图所示 六 功率 设： 相量图 i 电压、电流关联参考方向 波形图 0 i t 第四章 正弦电流电路 ◆ 平均功率 ◆ 瞬时功率 C是非耗能元件 ◆ 分析：瞬时功率 则： 设： 第四章 正弦电流电路 结论： 纯电容不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。 电容元件是储能元件。 可逆的能量 转换过程 p 0 p 0 p 0 p 0 i + - i + - + - i + - i p 0 i t 储能 放能 储能 放能 第四章 正弦电流电路 无功功率反映了电容元件与外部交换能量的规模。 ◆ 无功功率 ：瞬时功率的最大值，即 SI单位：乏（var） 解：选电压电流关联参考方向。电源电压、容抗分别为 例：已知加在 电容两端的电压为10V，初相为 ，角频率为 。求流过电容的电流。当频率是原来的2倍，其它参数不变时，重求电容中电流。 第四章 正弦电流电路 根据电容电压、电流相量关系，得 瞬时值表达式为