电路原理清华大学20-6电容元件和电感元ppt课件

1、6.1 电容元件电容元件 6.2 电容的串联与并联电路电容的串联与并联电路 6.3 电感元件电感元件 6.4 电感的串联与并联电路电感的串联与并联电路 本章重点本章重点 本章重点本章重点 电容、电感元件的根本特性电容、电感元件的根本特性前往目录前往目录 电容、电感的串、并联电路，等效电容、电感的串、并联电路，等效电容、电容、 电感的计算方法电感的计算方法6.1 6.1 电容元件电容元件CapacitorCapacitor 线性定常电容元件：任何时辰，电容元件极板上的电荷线性定常电容元件：任何时辰，电容元件极板上的电荷q与与 电压电压 u 成正比。成正比。 电路符号电路符号 电容器电容器 + +

2、 + + +qqC 与电容有关的两个变量与电容有关的两个变量: C， q对于线性电容对于线性电容linear capacitance，有，有 q =Cu 一、元件特性一、元件特性 uqCdef C 称为电容器的电容称为电容器的电容 电容电容 C 的单位称号：的单位称号： 法拉法拉 符号：符号： FFaraday ， 法拉第；法拉第； 17911867 ， British F= A s / V = s / 常用常用F，nF，pF等表示。等表示。 Ciu+线性电容的线性电容的qu 特性曲线库特性曲线库伏特性是过原点的直线。伏特性是过原点的直线。 C= q / u tan qu0 二、线性电容的电压

3、、电流关系二、线性电容的电压、电流关系 或或 ttitqtqttiCtuttidtCiCtiCtu000000d)()( d1)( 1d1d 1)( tuCtqidddd Ciu+讨论讨论 2i 的大小取决与的大小取决与 u 的变化率，与的变化率，与 u 的大小无关。的大小无关。 4 电容元件是一种记忆元件。电容元件是一种记忆元件。 3当当 u 为常数直流时，为常数直流时，du/dt =0 i=0。电容在。电容在 直流电路中相当于开路，电容有隔直作用。直流电路中相当于开路，电容有隔直作用。 1u，i为关联方向时，为关联方向时，i=Cdu/dt；u，i为非关联方向时为非关联方向时 ， i= Cd

4、u/dt 。 三、三、 电容的储能电容的储能 从从t0到到 t 时辰电容的储能时辰电容的储能 )(21)(21)(21)(21)(022022tqCtqCtCutCutWC tuCuuitpdd)( 吸吸0)(21)(21)(21)(2121ddd)(220)(22)()(2 tqCtCuCutCuCuuCutWutuutC若若 前往目录前往目录6.2 6.2 电容的串联与并联电路电容的串联与并联电路一、电容的串联一、电容的串联Ceq ui+_i等效电容等效电容C1ui+_u1n个电容串联个电容串联C2u2Cnun+_nu tu tu tut12( )( )( )( ) tttnnu tiui

5、uiuCCC1200012111( )( )d(0)( )d(0)( )d(0) 由由KVLKVL，有，有代入各电容的电压、电流关系式，得代入各电容的电压、电流关系式，得ntkkniuCCC0112111()( )d(0) tiuC0eq1( )d(0) nknkCCCCC1eq1211111 C CCCC12eq12 等效电容与各电容的关系式为等效电容与各电容的关系式为结论：结论：n个串联电容的等效电容值的倒数等于各电容值个串联电容的等效电容值的倒数等于各电容值的倒数之和。的倒数之和。当两个电容串联当两个电容串联n=2时，等效电容值为时，等效电容值为nkkuu1(0)(0) 二、电容的并联二

6、、电容的并联Cequ+_+_q等效电容等效电容niiii12 nuuui tCCCttt12ddd( )ddd uCteqdd 由由KCL，有，有代入各电容的电压、电流关系式，得代入各电容的电压、电流关系式，得nuCCCt12d()diC1u+_i1C2i2Cnin+_+_q1q2qnn个电容并联个电容并联nnkkCCCCCeq121 等效电容与各电容的关系式为等效电容与各电容的关系式为结论：结论：n个并联电容的等效电容值等于各电容值之和。个并联电容的等效电容值等于各电容值之和。前往目录前往目录6.3 6.3 电感元件电感元件 InductorInductor 对于线性电感对于线性电感line

7、ar inductance，有，有 = L i 线性定常电感元件：任何时辰，电感元件的磁链线性定常电感元件：任何时辰，电感元件的磁链 与与 电流电流 i 成正比。成正比。 Liu+电路符号电路符号 一、一、 元件特性元件特性 i+u+e线性电感的线性电感的 i 特性曲线韦特性曲线韦 安特性是过原点的直线。安特性是过原点的直线。 L= / i tan Li =N 为电感线圈的磁链为电感线圈的磁链 L 称为自感系数称为自感系数self inductance 电感电感 L 的单位称号：亨利的单位称号：亨利 符号：符号： H Henry，亨利；，亨利；17971878，American H = Wb

8、/ A =V s / A = s i0 二、线性电感电压、电流关系二、线性电感电压、电流关系 u，i 取关联参考方向取关联参考方向 Liu+e+根据电磁感应定律与楞次定律根据电磁感应定律与楞次定律 或或 000000111 ( )dd1 ( )d ( )( )dttti tuuudtLLLti tutLtttut ddddiuLtt 讨论讨论 2 电压电压u的大小取决于电流的大小取决于电流 i 的变化率，与的变化率，与 i 的大小无关；的大小无关； 4 电感元件是一种记忆元件；电感元件是一种记忆元件； 3 当当 i 为常数直流时，为常数直流时，di/dt =0 u=0 电感在直流电路中相当于短

9、路；电感在直流电路中相当于短路； 1 u，i为关联方向时，为关联方向时，u=Ldi/dt； u，i为非关联方向时，为非关联方向时，u= Ldi/dt 。 三、三、 电感的储能电感的储能 从从t0 到到t 时辰电感的储能时辰电感的储能 2222001111( )( )( )( )( )2222LWtLitLitttLL tiLiuitpdd)( 吸吸( )222()() 022d111( )d( )()d22211( )( )022i ttLiiiWtLiLiLitLiLittL 若若前往目录前往目录6.4 6.4 电感的串联与并联电路电感的串联与并联电路 Leq ui+_等效电感等效电感L1u

10、i+_u1n个电感串联个电感串联L2u2Lnun+_一、电感串联一、电感串联根据根据KVL和电感的电压电流的关系，有和电感的电压电流的关系，有nuuuu12 niiiLLLttt12ddd =dddniLLLt12d =()d iLteqd=dnLLLLeq12 等效电感与各电感的关系式为等效电感与各电感的关系式为结论：结论：n个串联电感的等效电感值等于各电感值之和。个串联电感的等效电感值等于各电感值之和。二、电感的并联二、电感的并联 Leq ui+_等效电感等效电感inL1ui+_i1L2i2Ln+_+_u1u2unn个电感并联个电感并联ni ti ti tit12( )( )( )( ) tuiL0eq1 ( )d(0) 根据根据KCL及电感的电压与电流的关系式，有及电感的电压与电流的关系式，有tttnnuiuiuiLLL1200012111( )d(0)( )d(0)( )d(0) tnnuiiiLLL12012111()( )d(0)(0)(0)