第六章电路原理详解

1、第六章第六章 储能元件储能元件电路元件的分类电路元件的分类如电阻、电感、电容、如电阻、电感、电容、二极管、受控源等。二极管、受控源等。如发电机、干电池、如发电机、干电池、光电池等。光电池等。有源元件有源元件（电源）（电源）电压源，电流源电压源，电流源电路电路元件元件无源元件无源元件( (负载）负载）线性电阻元件小结线性电阻元件小结 约束方程式：约束方程式： 无源元件、耗能元件；无源元件、耗能元件； 即时性元件，无记忆能力；即时性元件，无记忆能力； 单位换算：单位换算： 1K =103 1M =106 uiR+Riu 实际的电容器由两片金属极板，中间隔实际的电容器由两片金属极板，中间隔以绝缘介质

2、组成。以绝缘介质组成。 在电源作用下，两极板上将聚集等量异在电源作用下，两极板上将聚集等量异性电荷，并依靠电场力作用相互吸引，性电荷，并依靠电场力作用相互吸引，而又为介质所隔不能中和。而又为介质所隔不能中和。 当把电源移去后，极板上的电荷能长久当把电源移去后，极板上的电荷能长久地存储下去。所以电容器是一种能存储地存储下去。所以电容器是一种能存储电场能量的元件。电场能量的元件。电容也是最常用、最基本的电子元件之一。电容也是最常用、最基本的电子元件之一。6-1 电容元件电容元件电力电容电力电容电容元件电容元件电容器构成原理电容器构成原理uqC 实际电容器的中间介质不是理想的绝缘实际电容器的中间介质

3、不是理想的绝缘体，绝缘电阻不能为无限大，则必然存体，绝缘电阻不能为无限大，则必然存在一定的漏电，则不是理想元件。在一定的漏电，则不是理想元件。理想电容理想电容:库伏特性曲线为直线的是线性电容。库伏特性曲线为直线的是线性电容。 特性曲线特性曲线电容的电路符号及其约束方程电容的电路符号及其约束方程电路符号：电路符号： dtdqi Cuq dtduCi 所以，所以，单位：单位：法拉法拉= F 1 F=10-6 F 1 pF=10-12 F约束方程：约束方程：电容在直流电路中的作用电容在直流电路中的作用 dtduCi 在直流电路中，在直流电路中，i = 0，故，故电容对直流电容对直流 相当于开路相当于

4、开路 !0dtdu 电容在电路中，可用于隔直流、通交流，电容在电路中，可用于隔直流、通交流，滤波、旁路或与电感线圈组成振荡回路。滤波、旁路或与电感线圈组成振荡回路。电容是记忆元件电容是记忆元件 dtdqi tttqtqidtdq00)()(ttidttqtq0)()(0)(1)(tqCtuttidtCtqCtu01)(1)(0ttidtCtu01)(0电容的功率和储能电容的功率和储能tuCuuipdd 当电容充电，当电容充电， p 0, 电容吸收功率。电容吸收功率。 当电容放电，当电容放电，p 0, 电感吸收功率。电感吸收功率。 当电流减小，当电流减小，p0, , 电感发出功率。电感发出功率。

5、 电感能在一段时间内吸收外部供给的电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。元件、是储能元件，它本身不消耗能量。表明从从t0t 时间内，电感吸收的电能为：时间内，电感吸收的电能为：电感是储能元件电感是储能元件)(21)(21022)()(000tLitLiidiLidtdtdiLuidtWtitittttL线性电感元件小结 约束方程式：约束方程式： 储（磁场）能元件储（磁场）能元件 无源元件无源元件 有记忆元件

6、有记忆元件 动态电路元件动态电路元件 单位换算：单位换算： 1 mH=10-3 H 1 H =10-6 HdtdiLul 实际电感线圈的模型实际电感线圈的模型LuR+uiLLuRC无源二端元件的约束方程无源二端元件的约束方程R、L、C 理想元件的约束方程理想元件的约束方程（u与与i 为关联参考为关联参考方向）方向）LCRiRudtdiLudtduCi 例例1：图 3.2 例 3.1 图图（图（a）所示电路中）所示电路中, 电容电容C0.5F, 电压电压u的波的波形图如图（形图如图（b）所示。求电容电流）所示。求电容电流i, 并绘出其波并绘出其波形。形。 sVdtdu/101010101066解

7、：由电压解：由电压u的波形的波形, 应用电容元件的元件约束关系应用电容元件的元件约束关系, 可求出电流可求出电流i。 当当0t1s, 电压电压u从均匀上升到从均匀上升到 10V, 其变化率为其变化率为AdtduCi51010105 . 066 当当1st3s, 5st7s及及t8s时，电压时，电压u为常量为常量, 其变其变化率为化率为0dtdu0dtduCi由式(.2)可得AdtduCi5)1010(105 . 066当当3t5s, 电压电压u从从10V下降到下降到- -10V, 其变化率为其变化率为sVdtdu/1010102101066 当当 7st8s时时, 电压电压u由由10V均匀上升

8、到均匀上升到, 其其变化率为变化率为sVdtdu/1010101)10(066故电流AdtduCi51010105 . 066电源变压器电源变压器: 将交流电源电压将交流电源电压u1变为所需要的交流电变为所需要的交流电 压压u2。整流电路整流电路: 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压uR。滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压uR转变为平滑的直流转变为平滑的直流 电压电压uF。稳压电路稳压电路: 当电网波动及负载变化时当电网波动及负载变化时,维持输出电压维持输出电压Uo的稳定。的稳定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能L、C的应用的应用滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联 电感与负载RL串联 型滤波电路C1C2R交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压一、电容的并联、串联一、电容的并联、串联1、电容的并联、电容的并联KCLdtduCi 11 )(211dtduCCCiiinnnkknCCCCC1216-3 电容、电感元件的串联与并联电容、电感元件的串联与并联2、电容的串联、电容的串联tnnKVLtidCCuuuuidCu111