第六章 儲(chǔ)能元件
這一章,主要增加了兩種儲(chǔ)能元件的介紹:電感,電容。個(gè)人認(rèn)為加上了電感和電容之后電路分析的復(fù)雜難度開(kāi)始上升。
儲(chǔ)能元件用在直流電路還好,只需列出KVL、KCL公式,結(jié)微分方程即可得到結(jié)果;但用在交流電路時(shí),這兩個(gè)知識(shí)碰在一起,就像星球相撞,蹦出來(lái)好多概念和應(yīng)用。比如復(fù)數(shù),功率因數(shù),有功功率,無(wú)功功率,頻率響應(yīng),諧振,濾波等。從標(biāo)量分析到相量分析,實(shí)數(shù)域到復(fù)數(shù)域,時(shí)域到頻域,整個(gè)電路的分析多了一個(gè)維度,多了好多定義和分析方法。
電容
電容是由兩塊金屬板組成,金屬板間隔內(nèi)充滿不同的介質(zhì)(云母,絕緣紙,空氣),可在介質(zhì)中建立電場(chǎng)而具有電場(chǎng)能量。
電容的元件特性:
q=Cu
電容的特性曲線:
庫(kù)夫特性曲線(電荷的單位庫(kù)倫),電阻的特性曲線為伏安特性曲線。正如前面所說(shuō),特性曲線,是要尋找可以描述元件性質(zhì)的曲線。不一定非要是伏安特性曲線。對(duì)于電容來(lái)說(shuō),電流和電壓和關(guān)系不可以描述電容的性質(zhì)。
電荷的流動(dòng)就是電流,電容的電流和電壓關(guān)系:
電容的電流與其兩端電壓變化率正比。如果電壓一直不變那么就沒(méi)有電流,相當(dāng)于開(kāi)路。這就是電容隔直的作用。
電容器是由兩個(gè)金屬板組成的。生活中也會(huì)存在這種結(jié)構(gòu),所以電容的這種儲(chǔ)存能量的效應(yīng)在別的場(chǎng)合也存在,這就是分部電容和雜散電容。理論上,有電勢(shì)差的兩個(gè)物體之間就應(yīng)該存在這種電容效應(yīng),可能電勢(shì)差太小,面積太小,或者距離太遠(yuǎn)等導(dǎo)致電容效應(yīng)太小,可以忽略。但是在要求嚴(yán)格,計(jì)算精密的場(chǎng)合是不可以忽略的。
電感
電感元件是由導(dǎo)線繞制的線圈,是一種反應(yīng)了電流產(chǎn)生磁通和磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存的一個(gè)理想模型。線性電感元件的元件特性:
電感的特性曲線:
注意:這是電流和磁通鏈的關(guān)系,磁通鏈的單位Wb(韋伯),所以這個(gè)就是韋安特性曲線。
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,可得電感的電壓電流關(guān)系:
通過(guò)上式可以看出:如果電流是個(gè)直流電,則沒(méi)有電壓產(chǎn)生,這個(gè)時(shí)候電感就像一個(gè)普通的導(dǎo)線。如果電流高頻變化,則會(huì)產(chǎn)生電壓、電感阻交。磁感線都是一條條封閉的曲線,在多條靠近的電感同時(shí)工作時(shí),不僅會(huì)有自身的磁場(chǎng),還會(huì)受到其他磁場(chǎng)的影響,也就是說(shuō)除了自感還會(huì)有互感(后面會(huì)詳談)。
儲(chǔ)能元件的串并聯(lián)
串并聯(lián)的基本準(zhǔn)則就是伏安特性相同,過(guò)程不贅述,結(jié)論如下:
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