5章电容元件和电感元件
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第五章电路的暂态过程分析初始状态过渡状态新稳态t 1U Su ct0?动态电路:含有动态元件的电路,当电路状态发生改变时需要经历一个变化过程才能达到新的稳态。
上述变化过程习惯上称为电路的过渡过程。
iRU SKCu C +_R i +_U S t =0一、什么是电路的暂态过程K 未动作前i = 0u C = 0i = 0u C = U s K 接通电源后很长时间C u C +_R i+_U S二、过渡过程产生的原因。
(1). 电路内部含有储能元件L 、M 、C能量的储存和释放都需要一定的时间来完成(2). 电路结构、状态发生变化支路接入或断开,参数变化(换路)三、动态电路与稳态电路的比较:换路发生后的整个变化过程动态分析微分方程的通解任意激励微分方程稳态分析换路发生很长时间后重新达到稳态微分方程的特解恒定或周期性激励代数方程一、电容元件§5-1 电容与电感元件uCi+_q i)()(t Cu t q =dtdu Cdt dq i ==任何时刻,通过电容元件的电流与该时刻的电压变化率成正比。
电荷量q 与两极之间电压的关系可用在q -u 平面上可用一条曲线表示,则称该二端元件称为电容元件。
二、电感元件+–u (t)i (t)Φ(t)N uLi+_()()()()t Li t d di t u t Ldt dtψψ===任何时刻,电感元件两端的电压与该时刻的电流变化率成正比。
Φi交链的磁通链与产生该磁通的电流的关系可用在Ψ-i 平面上可用一条曲线表示,则称该二端元件为电感元件。
§5-2 换路定则与初值的确定t = 0+与t = 0-的概念设换路在t =0时刻进行。
0-换路前一瞬间0+ 换路后一瞬间00(0)lim ()t t f f t -→<=00(0)lim ()t t f f t +→>=初始条件为t = 0+时u ,i 及其各阶导数的值。
0-0+0tf (t )基本概念:一、换路定则1()()d tC u t i C ξξ-∞=⎰0011()d ()d t i i C C ξξξξ---∞=+⎰⎰01(0)()d tC u i C ξξ--=+⎰t = 0+时刻001(0)(0)()d C C u u i C ξξ++--=+⎰当i (ξ)为有限值时u C (0+) = u C (0-)电荷守恒结论:换路瞬间,若电容电流保持为有限值,则电容电压(电荷)换路前后保持不变。
电路元件电阻电容和电感的作用和特性电路元件电阻、电容和电感是电路中常见的三种基本元件,它们各自具有不同的作用和特性。
在本文中,我将详细讨论这三种元件的作用和特点。
1. 电阻(Resistor)电阻是电路中最常见的元件之一。
它的作用是限制电流的流动,阻碍电流通过的能力。
电阻器的电阻值用欧姆(Ω)表示,可以根据需要选择合适的电阻值来控制电路的电流。
电阻对电流有以下影响:- 限制电流大小:电阻通过电功率将电能转化为热能,并限制了电流的流动。
当电阻值增加时,电路中的电流减小,反之亦然。
- 控制电路电压:通过欧姆定律,我们知道电压等于电流乘以电阻,因此可以通过选择适当的电阻值来控制电路的电压。
电阻的特性包括:- 热稳定性:电阻器的电阻值在一定的温度范围内是稳定的,不会因温度的变化而发生明显的变化。
- 精确性:电阻器的电阻值可以根据需要设计和制造,具有较高的精确度。
2. 电容(Capacitor)电容是一种具有存储电荷能力的元件。
它由两个导电板和介质组成,通过存储电荷来储存电能。
电容对电流有以下影响:- 存储和释放电荷:电容器可以存储电荷,并在需要时释放。
当电容器充电时,电流会流向电容器并使之充电;当电容器放电时,储存的电荷流回电路。
电容的特性包括:- 存储能力:电容器的储能能力取决于电容值和电压。
较大的电容值和电压可以存储更多的电荷和储存更多的电能。
- 频率依赖性:电容的容抗(阻抗)随频率的变化而变化。
在低频情况下,电容器的容抗较大;而在高频情况下,容抗较小。
3. 电感(Inductor)电感是一种具有储存磁场能力的元件。
它由线圈或线圈的组合构成,通过改变电流来储存和释放磁场能量。
电感对电流有以下影响:- 储存和释放磁场能量:当电流通过电感时,它会储存磁场能量,并在电流变化或断开电路时释放。
电感的特性包括:- 自感性:电感器对电流的变化具有自感应作用,即当电流变化时,会产生电势变化,阻碍电流的变化。
这是由电感器内部的自感效应引起的。