电容电路课件
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纯电容电路纯电容电路由绝缘电阻很大、介质损耗很小的电容器组成的交流电路.可以近似认为纯电容电路。
1) 电压与电流的相位关系当电容器接到交流电流上时,由于外加交变电压在不断变化,电容器就不断进行充、放电,电路中就产生交变电流,其数值等于电容极板上电荷量的变化率,即式中——电容两端电压变化率。
纯电容电路中正弦电压和电流的波形如图2 -26所示。
把一个周期内的电压变化也分为四个阶段来分析:(1)在电压的第一个1/4周期内,电容两端电压由零增加到正向的最大值,电压变化率为正,所以电流为正,这就是充电电流。
电压为零时,电压变化率最大,充电电流最大;电压为最大值时,电压变化率为零,充电电流为零。
(2)在电压的第二个1/4周期内,电容两端电压由正的最大减小到零,电压变化率为负,电流为负,这就是放电电流。
在电压最大时,放电电流为零;在电压为零时,放电电流与充电电流相反。
(3)在电压的第三个1/4周期内,电压由零变化到负的最大,电容器反向充电,电流为负值。
(4)在电压的第四个1/4周期内,电压由负的最大变化到零,电容器反向放电,电流变为正值图2-26中画出了电容上电流的波形图。
由图可见,电容电流的变化规律为正弦波形图,其频率与电压相同;电容上的电流超前电压90°,它们的相量图如图2-27所示。
2)电流与电压的关系我们也可以像纯电感电路那样做一个交流电压加在纯电容上的实验,通过分析数据,也能得到与纯电感类似的结论。
在纯电容电路中,电压与电流有效值之比为一常数.用Xc来表示.称为容抗,或与感抗类似,容抗Xc在电容电路中起着阻碍电流通过的作用,它的单位也是欧姆(Ω).经分析证明,容抗Xc与电容C、频率f的乘积成反比,即式中C—电容器的电容量(F);f—电源电压的频率(Hz)Ω—电源电压的角频率(rad/s),ω=2Πf3)纯电容电路的功率纯电容电路中的瞬时功率与纯电感电路中的功率很相似,其瞬时电压值与瞬时电流值逐点相乘,就可以画出如图2-28所示的瞬时功率波形图。
电容电路课件
一、纯电容电路的基本概念
1、纯电容电路的组成
(1)电阻器、电容器和电源
(2)电容器两端的电压与电流的关系
2、纯电容电路的特性
(1)电容的特性曲线是通过坐标原点的直线,时不变特性曲线。
(2)电容的电流与电压的变化率成正比。
(3)电容的电流超前电压90度。
二、纯电容电路的分析方法
1、动态分析法
(1)定义:在电容电路中,由于电源的改变引起电路中电流和电压的变化,这种变化称为动态变化。
因此,对电容电路进行分析的方法称为动态分析法。
(2)动态分析法的步骤:
①根据电路的结构和参数,建立电路方程。
②根据电路方程求解电流和电压的变化规律。
③画出电流和电压的变化曲线,分析电路的工作过程。
2、稳态分析法
(1)定义:在电容电路中,当电路达到稳定状态时,电流和电压的值不再随时间变化,这种状态称为稳态。
因此,对电容电路进行分析的方法称为稳态分析法。
(2)稳态分析法的步骤:
①根据电路的结构和参数,建立稳态电路方程。
②根据稳态电路方程求解电流和电压的值。
③画出电流和电压的波形图,分析电路的工作波形。
三、纯电容电路的应用实例
1、电容降压电路
(1)工作原理:利用电容在交流信号作用下可以产生瞬时电流的原理,将交流电源加在电容两端,使电容充电,当充电到一定程度时,电容两端的电压达到极限值,此时电容放电,完成一个周期的充放电过程。
在电路中,通过改变电容的容量和数量,可以控制输出电流的大小和方向。
(2)应用实例:LED手电筒、电子门铃等。
2、电容滤波电路
(1)工作原理:利用电容的充放电特性,将高频信号通过电容传递到下一级电路中,同时将低频信号或直流分量进行抑制或隔离。
在电路中,通常将滤波电容与电阻器、电感器等元件组成RC滤波网络或LC滤波网络,以实现更精确的滤波效果。
(2)应用实例:开关电源、电子稳压器、整流器等。
四、纯电容电路的实验与设计
1、实验内容
(1)电容器的充电和放电实验
(2)电容器的充放电时间常数测量
(3)电容器的应用实验,如滤波器、延时器等
2、设计内容
(1)电容降压电路的设计
(2)电容滤波电路的设计
(3)电容延时电路的设计
(4)电容储能电路的设计
五、纯电容电路的注意事项
1.注意安全使用电容器,避免电容器过压、过流、过温等情况。
2.注意选择合适的电容器,根据具体的应用场景选择容量、耐压、
介质等参数符合要求的电容器。
3.注意正确连接电容器,遵循“先接电源,再接负载;先断开负载,
再断开电源”的连接顺序。
4.注意正确测量电容器,使用合适的测量仪器和测试方法,避免误
差和误判。
六、纯电容电路的发展趋势和未来展望
随着电子技术的不断发展和应用场景的不断扩展,纯电容电路在未来也将有更广泛的应用和更重要的地位。
未来,纯电容电路将朝着更高效、更稳定、更可靠、更智能的方向发展,为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
同时,随着环保和能源问题的日益突出,纯电容电路作为一种清洁能源的储存和利用方式,也将得到更广泛的应用和推广。