01電容元件

電容器是一種能存儲(chǔ)電荷或者說存儲(chǔ)電荷或者說存儲(chǔ)電場(chǎng)能量的部件。

電容元件是反應(yīng)這種物理現(xiàn)象的電路模型。

電容元件的元件特性是電路物理量電荷q和電壓u的代數(shù)關(guān)系，當(dāng)電壓參考極性與極板存儲(chǔ)電荷的極性一致時(shí)，線性電容元件的元件特性為

q = Cu

C是電容量，當(dāng)電荷和電壓的單位分別為C和V時(shí)，電容的單位為F(法)。

如果電容元件的電流i和電壓u取關(guān)聯(lián)參考方向，則得到電容元件的電壓電流關(guān)系(VCR)：

電容元件及其庫(kù)伏特性曲線

明電容元件的電流和電壓的變化率稱正比。 當(dāng)電容上電壓發(fā)生劇變(即du/dt很大時(shí))，電流也很大。 故電容在直流情況下兩端電壓恒定，相當(dāng)于開路，或者說電容有隔斷直流(簡(jiǎn)稱隔直)的作用。

同時(shí)，

表明：t時(shí)刻具有的電荷量等于t0時(shí)刻電荷加上t0到t時(shí)間間隔內(nèi)增加的電荷。 如果指定t0為時(shí)間的起點(diǎn)并設(shè)為0，上式可寫為：

上式表明電容元件的電壓u與電流i具有動(dòng)態(tài)關(guān)系，因此，電容元件是一個(gè)動(dòng)態(tài)元件。 同時(shí)，電容電壓除了和0-t的電流值有關(guān)外，還與u(0)值有關(guān)，因此，電容元件是一種有“記憶”的元件。

在電壓和電流的關(guān)聯(lián)參考方向下，線性電容元件吸收的功率為

電容元件吸收的能量以電場(chǎng)能量的形式存儲(chǔ)在元件的電場(chǎng)中。 可以認(rèn)為在t=-∞時(shí)，u(-∞)=0，其電場(chǎng)能量也為零。

從t1到t2，電容元件吸收的能量

電容元件充電時(shí)，|u(t2)|>|u(t1)|，Wc(t2)>Wc(t1)，故此時(shí)間內(nèi)元件吸收能量; 反之釋放能量。 元件在充電時(shí)吸收并存儲(chǔ)起來(lái)的能量一定在放電完畢時(shí)全部釋放，它不消耗能量。 故，電容元件是一種儲(chǔ)能元件。 同時(shí)，也是一種無(wú)源元件。

如果電容元件的庫(kù)伏特性曲線在u-q平面上不是通過原點(diǎn)的直線，此元件稱為非線性電容元件。 晶體二極管中的變?nèi)荻O管即是一種非線性電容，其電容隨所加電壓而改變。

一般的電容器除了具有儲(chǔ)能作用外，也會(huì)消耗一部分電能。 這時(shí)，非理想電容器的模型就是電容元件和電阻元件的組合。

02 電感元件

電感元件是實(shí)際線圈的一種理想化模型，它反映了電流產(chǎn)生磁通和磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存這一物理現(xiàn)象。 其元件特性是磁通鏈ΨL與電流i的代數(shù)關(guān)系。 線性電感元件的圖形符號(hào)如下圖所示。

電感元件及其韋安特性

在國(guó)際單位制(SI)中，磁通和磁通鏈的單位是Wb(韋伯，簡(jiǎn)稱韋)，當(dāng)電流單位為A時(shí)，電感的單位是H(亨利，簡(jiǎn)稱亨)。

在電壓和電流的關(guān)聯(lián)參考方向下，線性電感元件吸收的功率為

在從-∞到t的時(shí)間內(nèi)電感吸收的磁場(chǎng)能量

當(dāng)電流|i|增大時(shí)，元件吸收能量，; 當(dāng)電流|i|減小時(shí)，元件釋放能量。 可見電感元件不把吸收的能量消耗掉，而是以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中，因此電感也是一種儲(chǔ)能元件。

03 電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)

在這里，簡(jiǎn)單列出結(jié)論公式、

1 電容串聯(lián)：

2 電容并聯(lián)：

3 電感串聯(lián)：

4 電感并聯(lián)：