简明电路分析基础_06电容元件与电感元件概要.pptx

电 路 分 析 基 础 电路分析基础——第六章 动态电路分析 第二部分 动态电路分析 六、电容元件与电感元件 七、一阶电路 八、二阶电路 九、冲击函数在动态电路分析中的应用 十、交流动态电路 电路分析基础——课程内容介绍 电路分析基础——第二部分：第六章 回 顾 本教材第一部分讨论了电阻电路的分析方法。包括：集总电路模型、基尔霍夫定律、欧姆定律、以此为基础的各种分析方法和等效变换方法。 电阻电路是用代数方程来描述的，这意味着：如果外加的激励源（电压源或电流源）为常量，那么，在激励作用到电路的瞬间，电路的响应也为某个常量。 即：电阻电路是“无记忆的”，或说是“即时的”(instantaneous)。 许多实际电路并不能只用电阻元件和电源元件来构成其模型。在模型中往往不可避免地要包含电容元件和电感元件。 这两种元件的伏安关系都涉及对电流、电压的微分或积分，我们称这种元件为动态元件(dynamic element)。 电路分析基础——第二部分：第六章主要内容 电路模型中出现动态元件的原因： （1）在实际电路中有意接入电容器、电感器等器件，这是由于要求电路能够实现某种功能的需要，例如，电阻电路不能完成滤波，必须利用动态元件才能实现这个功能。 （2）当信号变化很快时，一些实际器件已不能再利用电阻模型来表示。例如，一个电阻器不能只用电阻元件来表示，而必须考虑到磁场变化及电场变化的现象，在模型中应增加电容、电感等动态元件；当信号变化很快时，晶体管也不能再用电阻模型来表示。 动态电路：至少包含一个动态元件的电路。 电路只有电阻电路和动态电路两种类型！ 电路分析基础——第二部分：第六章主要内容 动态电路的记忆性：动态电路在任一时刻的响应与激励的全部过去历史有关。即使输入已不再起作用，但仍然有输出，因为输入曾经作用过。也就是说，动态电路具有记忆性。 第二部分主要内容：主要讨论动态电路的分析，但只限于一阶和二阶动态电路，共分五章。 回顾：在本书第一章中早已指出，两类约束是电路分析的基本依据。基尔霍夫定律施加于电路的约束关系只取决于电路的连接方式而与构成电路的元件性质无关，也就是说，无论是电阻电路还是动态电路，都必须服从这两个定律。 本章主要内容：为解决动态电路的分析问题，必须知道电容元件和电感元件的定义、伏安关系，并引入记忆、状态等概念，为动态电路的分析奠定基础。 电路分析基础——第二部分：6-1 1/4 6-1 电 容 元 件 电容器：把两块金属板用绝缘介质隔开，就可构成一个简单的电容器。由于介质不导电，因此通电后，两块极板上能分别存储等量的、极性相反的电荷。当电源撤走后，由于介质的阻挡，使两块极板上的电荷不能被中和而依靠电场力的作用而长久地存储下去。因此，电容器是一种能存储电荷的器件。 电容元件：电路理论中的电容元件（capacitor），是对实际电容的一种理想化，即只具有存储电荷从而在电容器中建立电场的作用，而没有其它作用，不考虑介质的损耗等因素。 由极板间的电荷建立的电场储藏着能量，因此，我们也可以说电容器是一种能储存电场能量的器件。 理想电容器：是一种电荷与电压相约束的器件。 电路分析基础——第二部分：6-1 2/4 电容元件的定义：一个二端元件，如果在任意时刻t，它的电荷 q(t) 同它的端电压 u(t) 之间的关系可以用u—Q平面上的一条曲线来确定，则此二端元件称为电容元件。 瞬时值：在某个时刻t，q(t) 和 u(t) 分别称为电荷和端电压在此时的瞬时值。其他的关于时间的函数都可以这么说。 我们可以说电容元件的电荷瞬时值和电压瞬时值之间存在一种代数关系。 电路分析基础——第二部分：6-1 3/4 注意关联参考方向：在图中所设定的电流电压参考方向关系，也即电荷与电流的参考方向关系称为关联参考方向。 线性非时变电容元件：如果u—q平面上的特性曲线是一条过原点的直线，且不随时间变化的电容元件。即 q(t) = Cu(t) （6-1） 电容容量：C为正常数，用来度量图形曲线的斜率，称为电容（capacitance），C的国际单位为法拉（简称法，缩写F 或 f）。 习惯上：我们通常将电容元件简称为电容，而且若不加申明，就是指线性非时变电容。 电路分析基础——第二部分：6-1 4/4 实际电容：除了存储电荷的特性外，还有一些漏电现象，那时因为介质不可能为理想绝缘体，多少有一点导电能力。 电容器的额定参数：一个电容器，除了标明它的电容量C