电工基础教案第三章PPT讲稿.ppt

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1、电工基础教案第三章第1页，共15页，编辑于2022年，星期日第一节第一节 电路产生过渡过程的原因电路产生过渡过程的原因1.电路的工作状态有稳态和暂态之分：稳态：就是在所给定的条件下，电路中的电压和电流等电路物理量，达到某一个稳定数值时的状态（对交流电而言，其振幅值达 到稳定值）。暂态：暂态是指非稳定状态。电路从一种稳定状态变化到另一种 稳定状态的中间过程，叫电路的过渡过程，有时也称为动 态过程或暂态过程。（如电容器的充放电过程、电感元件 储放能过程都是动态过程。）2.电路产生过渡过程的原因有两个：一是接通或断开电路、改接电路、电路参数变化、电源变化等等。(象这种引起过渡过程的电路变化叫换路象这

2、种引起过渡过程的电路变化叫换路，换路是电路产生过渡过程的外因。)第2页，共15页，编辑于2022年，星期日二是电路中含有储能元件电感L或电容C，它是产生过渡过程的内因。3.一阶动态电路：含有一个储能元件的动态电路，即一阶动态电路。第二节第二节 电容元件电容元件一.电容元件1.电容器：电容器就是一种用来储存电荷和电场能量的“容器”2.电容器的组成：它是由任何形状的两个导体中间隔以绝缘物质构 成的整体，其中两个导体称为极板说明：电容器两极板接上电源后就开始储存电荷，带正电荷的极板叫正极板，带负电荷的极板叫负极板与此同时两极板间建立起电场，并储存电场能量。当电源断开后，电荷在一段时间内仍聚集在极板上

3、，内部电场仍然存在，故电容器是一种能够储存电场能量的元件。第3页，共15页，编辑于2022年，星期日3.电容元件：4.电容的作用：电容器是组成电子电路的基本元件之一，广泛应用于耦合电路、滤波电路、调谐电路、振荡电路等等。在电力系统中，电容可以用来改善系统的功率因数，提高电能的利用率。在机械加工工艺中，电容还可用于电火花加工。5.电容的分类：常见电容器的电介质有空气、纸、云母、塑料、薄膜（包括聚苯乙烯、涤纶）和陶瓷等6.几种常见电容的符号：无漏电流和介质损耗的电容器就是理想电容器，即电容元件，简称为电容，用C表示。第4页，共15页，编辑于2022年，星期日7.电容器的两个主要参数：电容量和耐压值

4、。（1）电容量：a.电容量是衡量电容器储存电荷能力大小的一个物理量，简称电容，通常也用符号C表示。这样“电容”一词既表示电容元件本身，又表示其参数。b.电容的计算公式：式中 C电容器的电容量，单位为法拉（F）q极板上所带电量，单位为库仑（C）；U极板间电压，单位为伏特（V）,参考方向规定为从正极板指向负极板第5页，共15页，编辑于2022年，星期日c.电容常用的单位：实际应用中，由于法拉单位太大，所以常用的单位有微法（F）和皮法（pF）国际单位制中电容的单位是法拉（F），简称法 它们之间的换算关系为：d.说明:（a)通常电容器的电容量C是一个常数，只与极板面积的大小、形状、极板间的距离和电介质

5、有关,与电压U和电荷q无关，这种电容器叫线性电容元件。(b)实际电容器都在其外壳上标有电容量的大小，这个容量称为标称容量。电容器的实际容量与标称容量之间的误差，反映了实际电容器的精度。（2）工作电压:通常在电容器上都标有额定工作电压（也叫耐压）。第6页，共15页，编辑于2022年，星期日 在使用时所加的工作电压不得超过其耐压，否则，电容器会被击穿而损坏二电容上电压与电流间的关系 假设电容电压与电容所在支路的电流（可以认为是电容元件上的电流）为关联参考方向，如图所示则：i电容器所在支路的电流，单位为安培（A）C电容器的电容量，单位为法拉（F）电压对时间的变化率，单位为伏特/秒 （V/S）第7页，

6、共15页，编辑于2022年，星期日说明：（1）由于电容器两极板间的电介质是绝缘的，所以理想电容器中不会有电流通过。通常所说的通过电容器的电流，实际是指电容器所在支路的电流。当电容器两极板间电压升高或降低时，极板上的电荷相应地聚集或减少，那么就会有电荷在电容器所在支路中定向移动形成电流，并且电压变化越快，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，电流越大（2）若电容元件上所加电压为直流时，无论dt为何值，du=0,i=0。所以稳态时电容元件对直流信号相当于开路。只有当电容元件上所加电压有变化（如电压为交流）时，才不为0。三电容元件储存的电场能量WC电容元件上储存的电场能量，单位为焦（J）u电容上电

7、压的瞬时值，单位为伏特（V）C电容器的电容量，单位为法拉（F）第8页，共15页，编辑于2022年，星期日四电容元件的联接电容器的基本组合方式有串联、并联和混联三种类型（1）电容元件的并联：如图所示电容并联具有以下几个特点：a各元件端电压相等，等于电路两端总电压。即 b电容器组储存的总电量等于各电容器储存电量之和。即其中 c电容器组的总电容（等效电容）等于各电容器电容量之和。第9页，共15页，编辑于2022年，星期日注：应用电容的并联增大电容量时，不能忽视电容的耐压。任一电容器的耐压均不能低于外加的工作电压，否则该电容器会被击穿，所以，并联电容器组的耐压值等于各电容器中耐压值最小的那个值。【例3

8、.2】有四个电容器并联，其中两个电容器的电容均为0.2F，耐压均为500V，另两个电容器的电容均为0.6F，耐压均为300V，求总电容和耐压值。解：电容器组的耐压值等于各电容器耐压值中最小者，即（2）电容元件的串联，其等效电路如图所示。第10页，共15页，编辑于2022年，星期日电容元件串联使用时，有以下几个特点：a各电容元件储存的电量相等，等于电容元件组储存的总电量q，即：b总电压等于各电压之和，即：c串联时等效电容的倒数等于各电容的倒数之和：若两个电容元件串联，则：d串联时工作电压的选择：求出每一个电容器允许储存的电量（即电容乘以耐压），选择其中最小的一个（用qmin表示）作为电容器组储存

9、电量的极限值，电容器组的耐压就等于这个电量除以总电容，即 第11页，共15页，编辑于2022年，星期日由于所以第12页，共15页，编辑于2022年，星期日说明：当n个相同的电容串联时，电容器组的总的耐压为单个电容器耐压的n倍，故电容器串联可提高耐压。【例3.3】有三个电容器串联，其电容分别为3F、4F、6F，它们的耐压值都是500V，求电容器组的总电容和耐压。解：总电容为各电容所允许储存的电荷量：比较后，得：故电容器组的总耐压为第13页，共15页，编辑于2022年，星期日（3）电容器的混联。既有串联又有并联的电容器组合电路，叫做电容器的混联。【例3.4】已知三个电容器C1、C2、C3的电容分别为3F、2F、4F，其中电容器C2、C3并联与电容器C1串联，外加总电压U为300V，求总电容及各电容器上的电量和电压。解：并联部分 总电容为总电量为C1上的电量就是总电量，即：故 第14页，共15页，编辑于2022年，星期日C2、C3并联的端电压为：例题5、6看书第15页，共15页，编辑于2022年，星期日