电感与电容.ppt

* 2. 电感元件 常用的几种电感器 * 实际的电感线圈(1) 带铁心的电抗器 串联空心电抗器 在低频电路中使用的电感线圈，如电抗器、变压器、电磁铁等，都采用带铁心的线圈。 电抗器 * 实际的电感线圈(2) 工字型电感 绕线电感、穿芯磁珠 空芯电感 带磁芯(环)电感 * 实际的电感线圈(3) 贴片电感 在高频电路中，常用空心或带有铁氧体磁心的线圈。 各种类型的电感 * 电感元件是表征产生磁场、储存磁场能量的元件。 电感元件是实际线圈的理想化模型，反映了电流产生磁通和存储磁场能量这一物理现象。 符号L H (亨) ，常用? H，mH表示。 单位 空心电感 磁心电感 磁心连续可调 * 尽管实际的电感线圈形状各异，但其共性都是线圈中通以电流 i，在其周围激发磁场，从而在线圈中形成与电流相交链的磁通ΦL （两者的方向遵循右螺旋法则），若?L与N匝线圈交链，则磁通链?L ?L和?L的方向与i的参考方向成右手螺旋关系 ！ 电感元件一般在图中不必也很难画出磁通链?L的参考方向，但规定磁通链?L与电流 i 的参考方向满足右螺旋关系（符合关联参考）。 ?L = N ?L ?L ?L A B i ?L ?L * 电感元件的特性用电流与磁通链关系来表征，磁通链?与电流 i 的比称为电感系数，简称电感L。 根据电磁感应定律：当磁链? 随时间变化时，将在线圈中产生感应电压u。 如果u和? 的的参考方向呈右手螺旋关系 ，则 ? (t) = L i(t) 0 i ? ? = f (i) 韦安特性 ?L ?L A B i ?L ?L u = d?L dt * 若u的参考方向与?L成右手螺旋关系 (关联参考方向) 把YL = Li 代入 u = d?L dt uL = L diL dt (1)伏安关系 形式一： 电感元件的VCR方程 ① uL与 iL是一种微分关系， uL的大小取决于 iL 的变化率,电感是一种动态元件;　　 ②在直流电路中，电感相当于短路; L + - u i * i = L 1 ∫ -∞ t u dx = L 1 ∫ -∞ t0 u dx + L 1 ∫ t0 t u dx i = i(t0) + L 1 ∫ t0 t u dx 某一时刻的电感电流值与-?到该时刻的所有电压值有关，即电感元件有记忆电压的作用，电感元件也是记忆元件。 研究某一初始时刻 t0 以后的电感电流，不需要了解 t0 以前的电流，只需知道 t0 时刻开始作用的电压 u 和 t0时刻的电流 i(t0)。 积分形式为： 表明： （2）形式二（积分） uL = L diL dt L + - u i * 注意： 当 u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号； u = - L di dt t0 i = i(t0) - L 1 ∫ t u dx ②积分表达式中的i(t0)称为电感电流的初始值，它反映电感初始时刻的储能状况，也称为初始状态。 i = i(t0) + L 1 ∫ t0 t u dx uL = L diL dt * = L di dt (1)吸收的功率为：p = ui i 当电流增大，p＞0，电感吸收功率。 当电流减小，p＜0，电感发出功率。 释放的能量≤吸收的能量，是无源元件。 表明： u和i采用关联参考方向时 功率与磁场能量 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，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是储能元件，它本身不消耗能量。 + - u i L * 在-∞～t这段时间内，电感吸收的能量为： WL = ∫ -∞ t L i(x) di(x) dt dt WL= 1 2 Li2(t) - 1 2 Li2(-∞) 若t=-?时，i(-?) =0，即电感无初始能量， 积分结果为 (2)储存的磁场能量 电感的储能只与当时的电流值有关，电感电流不能跃变，反映了储能不能跃变。 表明： ②电感储存的能量一定大于或等于零。 WL= 2 1 Li2(t2) - 2 1 Li2(t1) = WL (t2) - WL (t1) 从时间t1～t2，电感元件吸收的磁场能量为： * 3. 电容元件 ? 电容器：在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的部件。 注意：电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。 +q -q U ? 实际电容器的绝缘材料很多，例如：云母、陶瓷、聚丙稀、聚苯乙稀、涤纶、玻璃膜、玻璃釉、聚碳酸脂、金属化纸介、空气、铝电解、钽电解、合金电解等。 * * 各种贴片系列的电容器 * 电容元件是表征产生电场、储存电场能量的元件。