《电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 储能元件

第六章储能元件 本章再介绍两个电路元件 电感元件和电容元件 前五章介绍的电路分析技术（或方法） 也可以应用于包含电感和电容的电路。 但必须先掌握电感和电容的VCR,然 后再用KCL和KVL来描述与其它基本 元件之间的互连关系。 1

第六章 储能元件 本章再介绍两个电路元件 电感元件和电容元件 前五章介绍的电路分析技术（或方法） 也可以应用于包含电感和电容的电路。 但必须先掌握电感和电容的VCR，然 后再用KCL和KVL来描述与其它基本 元件之间的互连关系。 1

$6一1电容元件 只要电导体用电解质或绝缘材料（如云母、绝缘 纸、陶瓷、空气等)隔开就构成一个电容器。 独石电容器主要 高压瓷片电容 金属化聚丙烯 有：CC4,CT4, 薄膜电容器 CC42,CT42等 2

§6―1 电容元件 只要电导体用电解质或绝缘材料(如云母、绝缘 纸、陶瓷、空气等)隔开就构成一个电容器。 独石电容器主要 有：CC4，CT4， CC42，CT42 等 金属化聚丙烯 薄膜电容器 高压瓷片电容 2

意uu 环得经贸网0通C.cDM) 铝制电解电容 周 高 无极系列 法拉电容0.1-1000P无极性电解电容 高频感应加热机振荡电容

法拉电容0.1-1000F 无极性电解电容 铝制电解电容 高频感应加热机振荡电容 3

各种贴片系列的电容器 4

各种贴片系列的电容器 4

1.电容元件的定义 电容元件是表征产生电场、 储存电场能量的元件。 由于理想介质不导电，所以在外 电源的作用下，两块极板上能分 别存贮等量的异性电荷。 外电源撤走后，这些电荷依靠电场力的作用互相吸 引，能长久地存贮在极板上。 电容元件就是实际电容器的理想化模型。 ②线性电容元件的图形符号：H ☑文字符号或元件参数： C 5

1. 电容元件的定义 外电源撤走后， U C + + + + - - - - 这些电荷依靠电场力的作用互相吸 引，能长久地存贮在极板上。 由于理想介质不导电，所以在外 电源的作用下，两块极板上能分 别存贮等量的异性电荷。 电容元件是表征产生电场、 储存电场能量的元件。 电容元件就是实际电容器的理想化模型。 Ø线性电容元件的图形符号： Ø文字符号或元件参数： C 5

其它类型线性电容 元件的图形符号： 毕米共 2.库伏特性 电解电容可变电容微调电容 若电压正极所在的极 板上储存的电荷为+q 、+q 9。 则有：q=Cu 即任何时刻，线性电 容元件极板上的电荷 q与电压u成正比。 库伏特性是一条通过原点的直线。 C是一个正实常数，单位是F(法)、mF、pF等。 6

其它类型线性电容 元件的图形符号： 2. 库伏特性 C是一个正实常数，单位是 F(法)、mF、pF等。 则有： q =￾C u o u q + 电解电容 可变电容 微调电容 库伏特性是一条通过原点的直线。 + u - +q -q 若电压正极所在的极 C 板上储存的电荷为+q 即任何时刻，线性电 容元件极板上的电荷 q 与电压 u 成正比 。 6

3.伏安关系 Cu 若C的i、取关联参考方向，则有： C i= dq_d(Cu) 当C为常数时有： dr du i=C dl 该式表明： (1)i的大小取决于u的变化率，与u的大小无关！ 电容是动态元件； (2)当u为常数（直流）时，i=0。电容相当于开路， 电容有“隔直通交”的作用； (3)实际电路中通过电容的电流为有限值， 则电容电压不能跃变，必是时间的连续函数

3. 伏安关系 电容有“隔直通交”的作用； i = dq dt = d(Cu) dt i = du dt C 当C为常数时有： + u - i C q =￾Cu 若C的i、u取关联参考方向，则有： (1) i 的大小取决于 u 的变化率，与 u 的大小无关！ (3) 实际电路中通过电容的电流 i为有限值， 电容是动态元件； (2) 当 u 为常数(直流)时，i =￾0。电容相当于开路， 则电容电压 u 不能跃变，必是时间的连续函数。 该式表明： 7

伏安关系的积分形式 山i=出得90f1ax手d,0dx 以4为计时起点90=g手X)dx 将g=Cu代入得0=M)手'x)dx 表明 电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元住。 还需要指出两点：(1)当，为非关联方向时，上 述微分和积分表达式前要冠以负号； (2)上式中(t)称为电容电压的初始值，它反映电 容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。 8

伏安关系的积分形式 q(t) =∫ t -∞ i(x)dx =∫ t 0 -∞ i(x) dx￾+∫ t t 0 i(x) dx 以t 0为计时起点 q(t) = q(t 0 )+∫ t t 0 i(x)dx 将q =￾C u 代入得 i = dq dt 由 得 u(t) = u(t 0 ) + ∫ t t 0 i(x) dx C 1 电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件。 还需要指出两点：(1)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 ; (2)上式中u(t 0 )称为电容电压的初始值，它反映电 容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。 表明 8

3.功率/电场能量 和采用关联参考方向时p=ui=Cldi du t从-∞到任意时刻t吸收的电场能量： u(t) 手c4划a=5.aw=cw u(t) u(-∞） -∞） w=2Cr02Cr(-∞) 若在t=-o时，电容处于未充电状态：(-oo)=0, 其电场能量也为0。则电容元件在任何时刻所储存 的电场能量将等于它所吸收的能量： ".0=3crg

3. 功率/电场能量 p =￾ui = Cu du dt t从-∞到任意时刻 t 吸收的电场能量： wc =∫ -∞ t C u(x) du(x) dt dt =￾C∫ u(-∞) u(t) u(x)du(x)= 2 1 Cu2 (x) u(t) u(-∞) u和i采用关联参考方向时 wc = 2 1 Cu2 (t) - 2 1 Cu2 (-∞) 若在t =-∞时，电容处于未充电状态： u(-∞)=0， 其电场能量也为0。 的电场能量将等于它所吸收的能量： wc (t) = 2 1 Cu2 (t) 则电容元件在任何时刻所储存 9

从t1~时间，电容元件吸收的能量为 形=C0.Cu)=g.（-形 等于元件在t,和t时刻的电场能量之差。 充电时，(t2)>|u(t1)川 释放的能量≤吸收的能 ,W(2)>W(t),电 量，是无源元件。 容元件吸收能量； 如果电容元件的库伏 放电时，u(t2)<lu(t1)川 特性不是通过原点的 ,W(t2)<Wc(t1), 直线，则称为非线性 电容元件把存储的电场 电容元件。 能量释放出来。 例如变容二极管，其 电容是一种储能元件， 容量随电压而变。 不消耗电能。 10

等于元件在t 2和t 1时刻的电场能量之差。 Wc = 2 1 Cu2 (t 2 ) - 2 1 Cu2 (t 1 )= Wc (t 2 )-Wc (t 1 ) 从t 1 ～t 2时间，电容元件吸收的能量为 充电时，|u(t 2 )|＞|u(t 1 )| ，Wc (t 2 )＞Wc (t 1 )，电 容元件吸收能量； 放电时，|u(t 2 )|＜|u(t 1 )| ， Wc (t 2 )＜Wc (t 1 )， 电容元件把存储的电场 能量释放出来。 电容是一种储能元件， 不消耗电能。 释放的能量≤吸收的能 量，是无源元件。 如果电容元件的库伏 特性不是通过原点的 直线，则称为非线性 电容元件。 例如变容二极管，其 容量随电压而变。 10