[理学]电路第六章-储能元件.ppt

第六章 储能元件 电容的伏安特性 电容的功率和储能 电容元件的特点 *电压有变化，才有电流。 例：已知电容两端电压波形 如图所示，求 电容的 电流、功率及储能 。 电感的伏安特性 电感的功率和储能 电感元件的特点 *电流有变化，才有电压。 例：已知电感两端电压波形 如图所示，i(0)=0，求 电感的电流及功率 。 方法1：分段积分求表达式 。 方法2：求面积法 。 求出特殊时间点上的电流值，再绘制其波形图。 6-2 电容、电感元件的串联与并联 n个电容相串联的电路，各电容的端电流为同一电流 i。 * 电 路 任课老师：丁金妃 办公室：科技楼604 电话电子邮箱: jfding@szu.edu.cn 6－1 电容元件 6－2 电感元件 6－3 电容、电感元件的串联与并联 ? 电容的元件特性(库伏特性)： u C +q -q 电容器都是由间隔以介质（如云母、绝缘纸、空气等）的两块金属极板组成。 工作原理： C —— 电容 (法拉,F) 6-1 电容元件（capacitance） 电容器是一种能储存电荷或者说储存电场能量的部件。 积分形式： “记忆”元件 电压不能跃变 当u，i为非关联方向时，伏安特性为: 微分形式： “动态” 元件 隔直作用 u i C ? 功率: 0 吸收 0 发出 ? 电容的储能: 若u(－∞)＝0 （1）电容的储能只与当时的电压值有关，电容电压不能跃变，反映了储能不能跃变； （2）电容储存的能量一定大于或等于零。 u i C 从t1到t2 ,电容元件吸收的能量： 电容充电时，u(t2)u(t1),WC(t2) WC(t1),元件吸收能量；反之，元件释放能量。元件在充电时吸收并存储起来的能量一定在放电完毕时全部释放，它不消耗能量。所以它是储能元件。同时电容元件也不会释放出多于它吸收或存储的能量，所以它又是一种无源元件。 注意：今后，理想电容元件 电容元件 电容 C 实际电容元件的介质总有微弱的导电性能，因此其电路模型由R、C串连组成。 *具有隔直流作用，在直流稳态电路中，电容 可视作开路。 *电容可储能，不耗能，是无源元件。其储能公式为 *电容电压具有记忆性和连续性。 解： 6-2 电感元件（inductance） 实际电感元件 L —— 电感 (亨利, H) 原理: 通以变化电流，将在线圈两端产生感应电压。 ＋ － i i A B ?L,?L u 电路符号 ? 电感的元件特性（韦安特性）: 用导线绕成的线圈 动态元件 积分形式： 微分形式： “记忆”元件 当u，i为非关联方向时，伏安特性为: (电磁感应定律) ? 功率: ? 电感的储能: 若i(－∞)＝0 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； 电感储存的能量一定大于或等于零。 0 吸收 0 发出 从t1到t 2，电感元件吸收的磁场能量： 注意：今后，理想电感元件 电感元件 电感 L 当i 增加时，WL0，元件吸收能量；反之，元件释放能量。可见，电感元件不把吸收的能量消耗掉，而是以磁场能量的形式存储在磁场中。所以电感元件是一种储能元件。同时，它也不会释放出多于它吸收或存储的能量，因此它又是一种无源元件。 实际电感元件的线圈导线电阻的损耗不可忽略时，其电路模型由L、R串连组成。 L R *在直流稳态电路中，电感可视作短路。 *电感可储能，不耗能，是无源元件。其储能公式为 *电感电流具有记忆性和连续性。 解： 用求面积法，易于求得： 由于 1. 电容的串联 C1 C2 Cn Ceq可称为n个电容串联的等效电容。 式中 由KVL，端口电压 根据电容的伏安关系，有 *