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电路课件 电路06 储能元件
第6章 储能元件
本章重点
电容元件

电感元件

电容、电感元件的串联与并联

6-1 电容元件
工程技术中，电容器应用极广。电容器虽然品种、规格电路课件 电路06 储能元件
第6章 储能元件
本章重点
电容元件

电感元件

电容、电感元件的串联与并联

6-1 电容元件
工程技术中，电容器应用极广。电容器虽然品种、规格各异，构成原理都是由间隔以不同介质(如云母、绝缘纸、电解质等)的两块金属极板组成。在极板上加电压后，极板上分别聚集起等量的正、负电荷，并在介质中建立电场而具有电场能量。将电源移去后，电荷可继续聚集在极板上，电场继续存在。
（a）缩箔插引线片结构 （b）铝箔凸出折边结构
电容器元件结构 1-薄膜；2-铝箔；3-电容器纸；4-引线片
_
+ q
q

U
实际电容器
6-1 电容元件
电力电容器
6-1 电容元件
冲击电压发生器
6-1 电容元件
电容元件及其库伏特性-1
电容器是能储存电荷或储存电场能量部件。电容元件是这种物理现象的电路模型。
元件特性：电荷q与电压u代数关系
线性电容元件符号图6-1a，电压参考极性与极板储存电荷极性一致，有 q＝Cu (6-1)
C电容元件参数，称电容，正实常数。当电荷和电压单位分别用C和V表示时，电容单位F(法拉，简称法)。
6-1 电容元件
电容元件及其库伏特性-２
图6-1b线性电容库伏特性：一条通过原点直线。
电容元件i和u取关联参考方向，图a，VCR为
表明电流和电压变化率成正比。当电压剧变(即du/dt很大)时，电流很大。当电压不随时间变化时，电流为零。故电容在直流情况下其两端电压恒定，相当于开路，或电容有隔断直流(简称隔直)作用。
6-1 电容元件
式(1-7)逆关系为
不定积分，写成定积分表达式
式中q(t0)为t0时刻电容所带电荷量。
物理意义：t时刻具有电荷量等于t0时电荷量加以t0到t时间间隔内增加电荷量。如指定t0为时间起点并设为零，可写为
对电压电流关系，由于u＝q/C，因此有
或
6-1 电容元件
电容元件及其库伏特性-３
感应电压
磁通ΦL和磁通链ΨL由线圈本身电流i产生，称自感磁通和自感磁通链。ΦL和ΨL方向与i参考方向右螺旋关系，如图。
当磁通链ΨL随时间变化，线圈端子间产生感应电压。
如感应电压u参考方向与ΨL成右螺旋关系，根据电磁感应定律，有
该式确定感应电压真实方向时，与楞次定律结果一致。
６-２ 电感元件
*　楞次定律
楞次定律：线圈中磁通变化引起的感应电动势，真实方向总是使产生感应电流试图阻止磁通变化。图中，当di/dt＞0，因而dΨL/dt＞0时，按式(６-９)知u＞0，即端子A电位高于端子B电位，如将A、B端子与外电路接通，有感应电流自A通过外电路流回B，再经线圈回到A，显然这一电流产生磁场阻止ΨL增长，与楞次定律相符。
自感现象
６-２ 电感元件
电感元件及其韦安特性-１
电感元件是实际线圈理想化模型，反映电流产生磁通和磁场能量储存物理现象。线性电感元件图形符号图６-３a。
图中不必也难画磁通ΦL参考方向，但规定ΦL与电流i参考方向满足右螺旋关系。线性电感元件特性
　　　　 Ψ L=Li
L称该元件自感(系数)或电感。L是正实常数。
国际单位制(SI)，磁通和磁通链单位Wb(韦伯，简称韦)；电流用A时，自感或电感单位H(亨利，简称亨)。
６-２ 电感元件
电压和电流关系
线性电感元件韦安特性是ΨL-i平面通过原点直线，图b。
把ΨL＝Li代入式(６-９)，得电感元件VCR：
　式中u和i关联参考方向，与ΨL右螺旋。
上式逆关系为
定积分形式为
或
电感元件是动态元件，也是记忆元件。
６-２ 电感元件
电感元件的功率和磁场能量
在电压和电流关联参考方向下，线性电感元件吸收功率为
在t=-∞时，i(-∞)＝0，电感元件无磁场能量。从
-∞到t时间段内电感吸收磁场能量：
就是线性电感元件在任何时刻磁场能量表达式。
从时间t1到t2内，线性电感元件吸收磁场能量
６-２ 电感元件
储能、无源元件
当|i|增加，WL＞0，元件吸收能量；当|i|减小，WL＜0，元件释放能量。
电感不把吸收能量消耗