纯电容电路ppt
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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。
单相交流电路概述在直流电路中,电路的参数只有电阻R 。
而在交流电路中,电路的参数除了电阻R 以外,还有电感L 和电容C 。
它们不仅对电流有影响,而且还影响了电压与电流的相位关系。
因此,研究交流电路时,在确定电路中数量关系的同时,必须考虑电流与电压的相位关系,这是交流电路与直流电路的主要区别。
本节只简单介绍纯电阻、纯电感、纯电容电路。
一、纯电阻电路纯电阻电路是只有电阻而没有电感、电容的交流电路。
如白炽灯、电烙铁、电阻炉组成的交流电路都可以近似看成是纯电阻电路,如图3—7所示。
在这种电路中对电流起阻碍作用的主要是负载电阻。
加在电阻两端的正弦交流电压为u ,在电路中产生了交流电流i ,在纯电阻电路中,龟压和电流瞬时值之间的关系,符合欧姆定律,即:/i u R =由于电阻值不随时间变化,则电流与电压的变化是一致的。
就是说,电压为最大值时,电流也同时达到最大值;电压变化到零时,电流也变化到零。
如图3—8所示。
纯电阻电路中,电流与电压的这种关系称为“同相”。
通过电阻的电流有效值为:/I U R =公式3—14是纯电阻电路的有效值。
在纯电阻电路中,电流通过电阻所做的功与直流电路的计算方法相同,即:22P UI I R U R ===二、纯电感电路纯电感电路是只有电感而没有电阻和电容的电路。
如由电匪很小的电感线圈组成的交流电路,都可近似看成是纯电感电路,如图3—9所示。
在如图3—9所示的纯电感电路中;如果线圈两端加上正弦交流电压,则通过线圈的电流i 也要按正弦规律变化。
由于线圈中电流发生变化,在线圈中就产生自感电动势,它必然阻碍线圈电流变化。
经过理论分析证明,由于线圈中自感电动势的存在,使电流达到最大值的时间,要比电压滞后90︒,即四分之一周期。
也就是说,在纯电感电路中,虽然电压和电流都按正弦规律变化,但两者不是同相的,如图3—10所示,正弦电流比线圈两端正弦电压滞后90︒,或者说,电压超前电流90︒。
理论证明,纯电感电路中线圈端电压的有效值U ,与线圈通过电流的有效值之间的关系是:L //I U L U X ω==L ω是电感线圈对角频率为叫的交流电所呈现的阻力,称为感抗,用L X 表示,即: L 2X L fL ωπ==式中 L X ——感抗(Ω);f ——频率(Hz);L ——电感(H)。
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。
课题4-2纯电阻电路课型新课授课班级授课时数1教学目标1.掌握纯电阻电路中电流与电压的数量关系及相位关系;2.理解纯电阻电路的功率;3.会分析纯电阻电路的电流与电压的关系;4.会分析计算纯电阻电路的相关物理量。
教学重点1.纯电阻电路的电压、电流的大小和相位关系。
2.纯电阻电路瞬时功率、有功功率、无功功率的计算。
教学难点纯电阻电路瞬时功率、有功功率、无功功率的计算。
教学后记1.提出问题,引导学生思考电方面知识,引起兴趣。
2.结合前面学过的知识,让学生自主探究,让他们由“机械接受”向“主动探究”发展,从而落实了新课程理念:突出以学生为主体,让学生在活动中发展。
3.总结结论,引导学生自己得出结论,养成良好的自主学习能力。
引入新课【复习提问】1、正弦交流电的三要素是什么2、正弦交流电有哪些方法表示【课题引入】:我们在是日常生活中用到的白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载,它们与交流电源联接组成纯电阻电路,那么它们在交流电路中工作时,电压和电流间的关系是否也符合欧姆定律呢纯电阻电路的定义只有交流电源和纯电阻元件组成的电路叫做纯电阻电路。
第一节纯电阻电路一、电路1.纯电阻电路:交流电路中若只有电阻,这种电路叫纯电阻电路。
如含有白炽灯、电炉、电烙铁等的电路。
2.电阻元件对交流电的阻碍作用,单位二、电流与电压间的关系1.大小关系电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。
设在纯电阻电路中,加在电阻R上的交流电压u U m sin t,则通过电阻R的电流的瞬时值为:i =Ru=RtUsinm Im sintI mRUmI =2m I RU 2m =RU IRU:纯电阻电路中欧姆定律的表达式,式中:U 、I 为交流电路中电压、电流的有效值。
这说明,正弦交流电压和电流的最大值、有效值之间也满足欧姆定律。
2.相位关系(1)在纯电阻电路中,电压、电流同相。
(2)表示:电阻的两端电压 u 与通过它的电流 i 同相,其波形图和相量图如图1所示。
电容和电阻在电路中的等效电路描述了它们在不同条件下的电气特性,通常涉及以下几个方面:1.纯电容电路:o纯电容电路中,电容的基本等效电路就是一个储能元件,它允许交流电流通过,阻止直流电流。
电容两端的电压与电流的关系遵循电容的定义:I=C*dV/dt,其中I是电流,C是电容值,dV/dt是电压的变化率。
2.纯电阻电路:o纯电阻电路中,电阻是一个耗能元件,其两端电压与通过的电流遵循欧姆定律:V=IR,其中V是电压,I是电流,R是电阻值。
3.RC电路(电阻-电容串联):o在串联RC电路中,电阻与电容一起形成一个时间常数τ=RC,该电路对输入信号呈现延迟和滤波效果。
对于交流信号,高频率成分通过电容较快,低频率成分通过较慢,因为电容对高频信号的阻抗较低,对低频信号的阻抗较高。
4.RC并联电路:o在并联RC电路中,电阻和电容一起可以构成RC滤波器的一个部分,如高通滤波器或低通滤波器。
在高通滤波器中,电路允许高频信号通过而阻挡低频信号;在低通滤波器中,电路允许低频信号通过而衰减高频信号。
5.RLC串联和并联电路:o在更复杂的电路中,电阻、电容和电感可以一起形成RLC谐振电路,此时等效电路可以描述电路的频率响应特性,如谐振频率、品质因数Q等。
6.寄生效应:o实际电容和电阻元件中,还存在寄生效应,如电容的串联等效电阻ESR(Equivalent Series Resistance)和串联等效电感ESL(Equivalent Series Inductance),以及电阻的分布电容等。
这些寄生参数在高频应用中尤为重要,因为它们会影响元件的实际电气性能。
在等效电路中,也需要把这些寄生参数考虑进去。