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、http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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.

2、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）,http:/电子发烧友 http:/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。,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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

3、流关联的参考方向下,电容元件吸收的功率为,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,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)=,http:/电子发烧友 http:/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。,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电

4、子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例.（四）,当 7st8s时,电压u由10V均匀上升到,其变化率为,故电流,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例.（五）,故电流,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,3.2 电容的串、并联3.2.1 电容器的并联（一）,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,3.2.1 电容器的并联（二）,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,3.2.2 电容器的串联（一）,http

5、:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,3.2.2 电容器的串联（二）,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例 3.2（二）,解 2与C3串联的等效电容为,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例 3.2（三）,http:/电子发烧友 http:/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。

6、（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？,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例 3.3（三）,求取电量的限额,求工作电压,http:/电子发烧友 http:/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。,http:/电子发烧友 htt

7、p:/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,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,3.3.2 电感元件的ui关系,(3.7),http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,3.3.3 电感元件的储能（一）,(3.8),在电

8、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,http:/电子发烧友 http:/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)=,http:/电子发烧友 http:/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？,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例3.4（二）,图 3.9 例 3.4 图,h

9、ttp:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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。,http:/电子发烧友 http:/电子技术论坛,例3.4（五）

10、,（2）从图3.9（b）所示电流变化曲线中可知,http:/电子发烧友 http:/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,http:/电子发烧友 http:/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。,http:/电子发烧友 http:/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？,http:/电子发烧友 http:/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？,