电感器与电容器.ppt

1 正弦交流电的三要素 最大值 角频率 初相位2 正弦交流电的三种表示方法 解析式 波形图 相量图3 超前和滞后 同相的含义 超前和滞后 交流电e1比另一个交流电e2提前达到零值或最大值 即 0 则称e1超前e2 或e2滞后e1同相 两个交流电同时达到零值或最大值 即两者的初相位相等 则称它们同相位 简称同相4 相量的计算方法 平行四边形法则 单相交流电路 回顾 电容器通常简称电容 电感器通常简称电感 它们都是储能元件 两个相互绝缘又靠的很近的导体就组成了一个电容器 这两个导体称为电容器的两个极板 中间的绝缘材料称为电容器的介质 一 电容器 1 电容器的结构 类型和符号 电容器的基本结构纸介电容器 单相交流电路 单相交流电路 一 电容器 1 电容器的结构 类型和符号 单相交流电路 一 电容器 1 电容器的结构 类型和符号 单相交流电路 一 电容器 1 电容器的结构 类型和符号 2 电容器的主要参数 1 电容量电容量是指电容器储存电荷的能力 也简称电容 它在数值上等于电容器在单位电压作用下所储存的电荷量 即 电容的单位是法拉 F 常用的较小单位有微法 uF 和皮法 pF 1F 106uF 1012pF 单相交流电路 一 电容器 电容是电容器的固有属性 它只与电容器的极板正对面积 极板间距离以及极板间电介质的特性有关 而与外加电压的大小 电容器带电多少等外部条件无关 单相交流电路 2 电容器的主要参数 一 电容器 平行板电容器是最常见的电容器 设平行板电容器极板正对面积为S 两极板间的距离为d 则平行板电容器的电容可按下式计算 称为极板间电介质的介电常数 是电介质自身的一个特性参数 其单位是F m 真空中的介电常数 0 8 86 10 12F m 某种介质的介电常数 与 0之比称为该介质的相对介电常数 用 r表示 单相交流电路 2 电容器的主要参数 一 电容器 2 额定电压电容器的额定电压 也称耐压 是指 在规定温度范围内 可以连续加在电容器上而不损坏电容器的最大直流电压或交流电压的有效值 3 电容器的充电和放电 1 电容器的充电 电容器充电充电电压曲线充电电流曲线电容器的充电过程 单相交流电路 当开关S置于A端 电源通过电阻R对电容器C开始充电 起初 充电电流ic较大 为ic E R 但随着电容器C两端电荷的不断积累 形成的电压Uc越来越高 它阻碍了电源对电容器的充电 使充电电流越来越小 直至为零 这时电容器两端的电压达到了最大值E 一 电容器 3 电容器的充电和放电 2 电容器的放电 时间常数的单位单位为s 越大 充电越慢 放电也越慢 电容器充放电达到稳定值所需要的时间与R和C的大小有关 通常用R和C的乘积来描述 称为RC电路的时间常数 用 表示 即 单相交流电路 当电容器两端充足电后 若将开关S置于B端 电容器通过电阻R开始放电 起初 充电电流ic很大 为ic E R 但随着电容器C两端电荷的不断减少 形成的电压Uc越来越底 直至为零 这时电容器两端的电压也为零 一 电容器 4 容抗当电容器外接交流电时 电源与电容器之间不断地充电和放电 电容器对交流电也会有阻碍作用 我们把电容对交流电的阻碍作用称为容抗 用XC表示 容抗的单位也是欧姆 单相交流电路 一 电容器 容抗的计算式为电容的容抗与频率的关系可以简单概括为 隔直流 通交流 阻低频 通高频 因此电容也被称为高通元件 例题 分别求出100pF的电容器对频率是106Hz的高频电流和50Hz的工频电流的容抗 习题册P50 单相交流电路 5 电容器的连接 1 电容器的串联电容器串联 如图所示 三个电容器串联 当直流电压 给电容器充电 达到稳定状态后每个电容器所带电荷量应相等 设为 则各个电容器的电压分别为 单相交流电路 一 电容器 2020 3 17 14 可编辑 5 电容器的连接 1 电容器的串联U U1 U2 U3 Q 设串联电容器的总电容为C 因为 Q C 所以 总电压U等于各电容器上的电压之和 所以 单相交流电路 一 电容器 串联电容器总电容的倒数等于各电容器的电容倒数之和 电容器串联后 相当于增大了两极板间的距离 所以总电容小于每个电容器的电容 5 电容器的连接 1 电容器的串联C 电容器上的电压分别为 两个电容器串联 则总电容计算式为 单相交流电路 一 电容器 C 电容器串联后 电容大的电容器分配到的电压小 电容小的电容器分配到的电压大 即个电容器上分配的电压和它的电容成反比 例题 三只电容器C1 9 F C2 3 F C3 18 F 若将它们串联后接到电路中 则等效电容C是多少 电量之比Q1 Q2 Q3是多少 电压之比U1 U2 U3是多少 单相交流电路 C 2 电容器的并联 单相交流电路 5 电容器的连接 一 电容器 如图所示 三个电容器并联 加上电压U后 每个电容器的电压都是 如果三个电容器所带电荷量分别为 1 Q2 Q3 则 1 C1U 2 C2U 3 C3U 2 电容器的并联 单相交流电路 5 电容器的连接 一 电容器 电容器储存的总电荷量等于各电容器所带电荷量之和 即Q Q1 Q2 Q3 C1 C2 C3 U设并联电容器的总电容为C 因为Q CU 所以C C1 C2 C3并联电容器的总电容等于各电容器的电容之和 电容器并联后 相当于增大了两极板的面积 所以总电容大于每个电容器的电容 1 C1U 2 C2U 3 C3U 单相交流电路 例题 将C1 20 F C2 30 F的两个电容器并联后连接到100V的直流电路中 它们共带有多少电荷量 二 电感器 1 电感器的结构 类型和符号 单相交流电路 电感器的基本结构是用铜导线绕成的圆筒状线圈 线圈的内腔有些是空的 也有些是铁心或铁氧体芯 加入铁心或铁氧体芯的目的是能把磁感线更紧密的约束在电感的周围 最终更有效地发挥其功能 二 电感器 1 电感器的结构 类型和符号 单相交流电路 2 电感器的主要参数 1 电感电感器抗拒电流变化的能力可以用电感 即自感系数 来描述 它反映了电流以1A s的变化速率通过电感器时 所能产生的感应电动势的大小 2 品质因数 Q值 衡量电感器储存能量损耗率的一个物理量 Q值越高 电感器储存的能量损耗率越低 效率越高 品质因数 Q值 的高低与电感器的直流电阻 线圈骨架和内芯材料以及工作频率等有关 具体关系如下 交流电角频率L 电感R 电感器的直流电阻 单相交流电路 二 电感器 3 感抗 电感对交流电的阻碍作用将电感线圈接入交流电路中 由于交流电的大小和方向随时都在变化 在电感线圈中便不停地产生自感电动势 自感电动势时刻起着阻碍电流变化的作用 电感对交流电的阻碍作用称为感抗 用XL表示 感抗的单位也是欧姆 感抗的计算式为线圈自感系数越大 感抗越大 交流电频率越高 线圈感