电工基础课程教学课件《第三章电感元件和电容元件》.ppt

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1、 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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

2、容元件的基本概念（一）, 电子发烧友 电子技术论坛,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。常采用微法（F）和皮法（pF）作为其单位。, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,3.1.3 电容元件的储能（二）,从时间t1到t

3、2, 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)=, 电子发烧友 电子技术论坛,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。, 电子发烧友 电子技术论坛,例.（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0t1s, 电压u从均匀上升到 10V, 其变化率为, 电子发烧友 电子技术论坛,例.（三）,由式(.2)可得,当1st3s, 5st7s及t8s时，电压u为常量, 其变化率为, 电子发烧友 电子技术论坛,例.（四）,当 7st8s

4、时, 电压u由10V均匀上升到, 其变化率为,故电流, 电子发烧友 电子技术论坛,例.（五）,故电流, 电子发烧友 电子技术论坛,3.2 电容的串、 并联3.2.1 电容器的并联（一）, 电子发烧友 电子技术论坛,3.2.1 电容器的并联（二）, 电子发烧友 电子技术论坛,3.2.2 电容器的串联（一）, 电子发烧友 电子技术论坛,3.2.2 电容器的串联（二）, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,例 3.2

5、（二）,解 2与C3串联的等效电容为, 电子发烧友 电子技术论坛,例 3.2（三）, 电子发烧友 电子技术论坛,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？, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,例 3.3（三）, 求取电量的限额, 求工作电压,

6、电子发烧友 电子技术论坛,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。, 电子发烧友 电子技术论坛,3.3.1 电感元件的基本概念（二）,图 3.7 线圈的磁通和磁链, 电子发烧友 电子技术论坛,3.3.1 电感元件的基本概念（三）,图 3.8 线性电感元件, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,3.3.2 电感元件的ui关系,(3.

7、7), 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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)=, 电子发烧友 电子技术论坛,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？, 电子发烧友 电子技术论坛

8、,例3.4（二）,图 3.9 例 3.4 图, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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个1/3周期, uL=0; 第3个1/3周期, uL=-3V。, 电子发烧友 电子技术论坛,例3

9、.4（五）,（2） 从图3.9（b）所示电流变化曲线中可知, 电子发烧友 电子技术论坛,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, 电子发烧友 电子技术论坛,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。 , 电子发烧友 电子技术论坛,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？, 电子发烧友 电子技术论坛,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？,