纯电容电路

纯电容电路引入复习：1、电容器的特性？2、纯电阻电路和纯电感电路的特点？知识巩固：有一个电感线圈，它的电阻可以忽略。把它接到220V、50Hz的交流电路中，通过它的电流为1A.。求线圈的自感系数。一、交变电流能够通过电容器实验电路如图所示，将双刀双掷开关S分别接到电压相等的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗．S接直流电源时，灯泡不亮；S接交流电源时，灯泡发光．1．实验:表明直流不能通过电容器，而交流能够“通过”电容器．2．理解电容器的两极板间用绝缘介质隔开，因此直流不能通过．电容器接上交流电源时，自由电荷并未通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替地进行充、放电，电路中有了电流，表现为交流“通过”了电容器．二、电容器对交变电流的阻碍作用1．实验:表明电容器对交流有阻碍作用．2．容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗.3．影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率，电容越大，频率越高，容抗越小．4．实际应用隔直电容器——通交流、隔直流．高频旁路电容器——通高频、阻低频．让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级zCmmmXUCUIicuC)90sin(cos)sin(mmmCtItCUdttUdCdtduCitUumsin若加在C两端的电压为：则C上的充放电电流为：如图所示的电容电路：由电压、电流解析式可推出，电容元件上电流总是超前电压90°数量上存在着：正弦电路中电容电压与电流的关系其中：IC=UC=U2πfC=U/XC电容元件上电压、电流的有效值关系为：容抗与哪些因素有关？XC与频率成反比；与电容量C成反比，因此频率越高电路中容抗越小，这被称作电容元件的通交作用，高频电路中电容元件相当于短路。直流情况下容抗为多大？直流下频率f=0，所以XC=∞。我们说电容元件相当于开路。（隔直作用）CfCX121CXC称为电容元件上的容抗，单位为欧姆(Ω)。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。只有在一定频率下，电容元件的容抗才是常数。itIitUucossinmmtUItItUiup2sincossinmm（1）瞬时功率p则up=UIsin2tωtui同相,电容充电;建立电场;p0ui反相,送出能量;电容放电;p0ui同相,电容充电;建立电场;p0ui反相,送出能量;电容放电;p0电容元件和电感元件相同，只有能量交换而不耗能，因此也是储能元件。结论：p为正弦波，频率为ui的2倍；在一个周期内，C充电吸收的电能等于它放电发出的电能。电容的功率P=0，电容元件不耗能（2）平均功率（有功功率）P为区别于有功功率，无功功率的单位定义为乏尔(Var)（3）无功功率QCCXUXIUIQ2C2C问题与讨论1.电容元件在直流、高频电路中如何？2.电感元件和电容元件有什么异同？直流时C相当于开路，高频时C相当于短路。L和C上都存在相位正交关系，所不同的是L上电压超前电流，C上电流超前电压，二者具有对偶关系：L和C都是储能元件；直流情况下C相当开路；L相当于短路。1使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”。原因：1、如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变？为什么？灯L1变暗灯L2变亮灯L3亮度不变〖例1〗如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝200V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（）（2）将电源改为U＝220V的直流电源，则（）A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮解析：（1）电容的容抗与交流电的频率有关，频率高、容抗小，即对高频交流电的阻碍作用小，所以A对。线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增加，所以B错。电阻R中电流只与交流电有效值及R值有关，所以C正确。（AC）（2）直流电无法通过电容，所以A不亮。线圈L无电阻，所以B灯比原来亮。电压值与交流电有效值相同，所以C灯亮度不变。（BC）