第5篇电容元件、电感元件.ppt

上节课内容回顾 负载满足什么条件的时候，能够获取的最大功率？最大功率是多少？ 1、某一时刻电容ic 的大小与 uc 的大小无关，而是取决于uc的变化率，所以电容是一种动态元件。 例2 * 第二篇 动态电路的时域分析 集总电路：电阻电路+动态电路。 动态电路：至少含有一个动态元件的电路。 动态元件：元件的VCR关系均要用微分或积分来表示的元件。 在时域模型中，以时间为主变量列写电路的微分方程并确定初始条件，通过求解微分方程获得电压、电流的时间函数(变化规律)。 时域分析： 时域模型：电路模型中，元件用R、L、C等参数表征，激励 用电压源电压、电流源电流的时间t的函数表征。 本篇分三章介绍： 1、电容元件与电感元件 2、一阶电路（重点） 1）零输入响应 2）零状态响应 3）全响应 4）三要素法 5）阶跃函数与阶跃响应 6）换路定理 3、二阶电路 电容器的基本构成 电容元件是电容器的理想化模型，电容器是一种能存储电荷（存储电场能量）的器件(实物）。 第五章 电容元件与电感元件 （一） 电容元件 电解电容器 瓷质电容器 聚丙烯膜电容器 固 定 电 容 器 实际电容器示例 管式空气可调电容器 片式空气可调电容器 可 变 电 容 器 1. 定义： 电容： 二端元件电荷与电压之间关系由u-q平面上一条曲线确定。 （瞬时电荷q(t)和瞬时电压u(t)相约束的元件q=f(u)）。 线性时不变电容：库伏特性曲线为q-u平面上一条过原点的直线，且不随时间而变的电容元件。 2. 符号： 系数C ：电容； 单位：法[拉], F； μF 10-6F ； pF 10-12F； q(t)=Cu(t) 一、定义及符号 关联参考方向 关联参考方向 2、若u(t)=常数（直流），则电压的变化率为零，即电容两端有电压而无电流，故电容C相当于开路,即电容有隔直流的作用。 3、电容电压变化越快，电流越大。 电容电流＝电容量×电容电压的变化率 二、电容元件的电压电流关系 uc(t) ic(t) + _ C VCR： 直流开路性。 三、电容电压的性质：记忆性和连续性 u(t0)称为电容电压的初始状态（初始值）。 即某一时刻t的电容电压，并不取决于该时刻的电流，而是取决于从-∞到t所有时刻的电流值。 如果不知道-∞到t0时刻的电流，但给出u(t0)和(t0，t)区间的电流，也可求出u(t)。所以电容电压是对电流的记忆。电容元件是一种记忆元件。 在某一瞬间t，若ic(t)为有限值，则uc(t)将连续，即对任何时刻t: (电容电压不能跃变） 记忆性： 连续性： 若ic(t)为无限值，则 四、电容的等效电路： 一个已被充电的电容，若已知 u(t0)=U0，则在 t ? t0 时可等效为一个未充电的电容与电压源相串联的电路，电压源的电压值即为t0时电容两端的电压U0。 uc(t0)=U0 uc(t) uc(t) U0 i(t) i(t) u1(t0)=0 u1(t) C C 已充电电容＝未充电电容串电压源 当电容电压和电流为关联参考方向时，电容的瞬时功率为： 五、电容的储能 uc(t) ic(t) + _ 电容功率特点：瞬时功率可正可负，当 p(t)0，电容吸收功率，处于充电状态；当 p(t) 0，电容提供功率，处于放电状态。 设在t1到t2期间对电容C充电，则电容上的储能为： 故电容在时刻 t 的储能可简化为： 由上式分析得： 1）电容在某一时刻t 的储能仅取决于该时刻的电压，而与电流无关，电容电压反映了电容的储能状态且储能WC(t)≥0 ，电容是无源元件。 2）电容储存能量增加时，吸收功率，电容充电；电容储存能量减少时，提供功率，电容放电。电容本身不消耗能量，只储存能量，电容是储能元件。仅以电场方式存储能量，并可将此能量释放出去。 + q(t) - 总结：线性时不变电容元件特性 1） q(