任务三纯电容电路

电工理论基础项目五正弦交流电路任务三纯电容电路1、电容器电容器由两块金属板及两极板中间的绝缘介质（电介质）构成。用字母C表示。分类a有机介质电容器（纸、有机薄膜）b无机介质电容器（云母、瓷，玻璃）c空气介质电容器d电解电容器电容器的用途和性能取决于其所用的电解质材料。广泛应用于电动机启动，储能元件，提高功率因数等。常用电容器可变电容器固定电容器电解电容器铝电解电容器功能+－US+q-qEa充电一个极板接电源正极，另一个接负极，使电容器带电的过程称为充电。结果：把从电源获得的电能储存在电容器中，两极板之间有电压+－US+q-qEb放电使充电后的电容器失去电荷的过程称为放电。（用导线替换电源，两极板电荷中和）结果：电容器放出电能，两极板间不再存在电场，也没有电压。应用电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。（1）电容器极板上储存的电量q与外加电压U和电容C成正比。C=qqCUU或即：2、电容（2）电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，用字母C表示，单位是F（法拉）。1F=106μF=1012pFCC+C电容器极性电容器可调电容器（3）电容的大小与极板间的介电常数ε，电容极板的正对面积S，电容极板的距离d有关。4SCkd即：（k为静电力常量）3、电容器的容抗电容器的导电原理正弦交流电的电压和电流的大小、方向是变化的，使得电容器极板上的电荷也随之变化，电荷的变化形成了电流。quiCtt即：+－US+q-qE3、电容器的容抗+－US+q-qE电容对交流电的阻碍作用，称为容抗，用XC表示。112CXCfC即：对直流电路，f=0,XC→∞特性：a通交流，阻直流；b通高频，阻低频其中：CUIX112CXCfC在纯电容电路中，电流和电压的最大值、有效值之间的关系符合欧姆定律，mmCUIX即：二、电流与电压的关系或电容上的电压u和电流i是一个同频率的正弦量，并且电压u在相位上比电流i滞后900。CuiCUICiuωt二、电流与电压的关系I2sin(90)iωttωUusin2假设2sin100iIt例已知：,C=10μF，求电压的相位和XC解：C611X318.51001010Cu=100πt-90°1)瞬时功率uiC+_)90(sin2tωCUωitωUusin2由)90(sinsinmmtωtωIUuiptωUI2sintωIU2sin2mm三电路的功率瞬时功率：uiptωUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p0充电p0放电+p0充电p0放电ptωo所以电容C是储能元件。结论：纯电容不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。uiotωu,i0P2）平均功率P电容元件不耗能，是一个储能元件电感元件虽然不耗能，但它与电源之间的能量交换始终在进行22CCCUQUIIXX3）无功功率Q单位是varCUIX2202.66()82.7A2CUQX2220585.25(var)82.7答：XC为82.7Ω，I为2.66A，QC为585.25var。112CXCfC【例】将C=38.5μF的电容器接到U=220V的工频电源上，求XC，I，QC。解：6123.145038.51082.7()［例］一个10μF的电容元件，接到频率为50Hz，电压有效值为12V的正弦电源上，求电流I。若电压有效值不变，而电源频率改为1000Hz，试重新计算电流I。［解］（1）当频率f=50Hz时，容抗为5.31810105014.3212116fCCXCmAAXUIC7.370377.05.31812电流为：(2)当频率f=1000Hz时，容抗为9.151010100014.3212116fCCXCmAAXUIC754754.09.1512电流为：纯电容电路的小结1、在纯电容电路中，电流和电压是同频率的正弦量，电流超前电压。3、电容是储能元件，它不消耗电能，电路的有功功率为零。无功功率等于电压有效值与电流有效值之积。2、电流、电压最大值和有效值之间都服从欧姆定律。电压与电流瞬时值因相位相差，不服从欧姆定律，要特别注意。2CCuiX2单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路参数电路图(参考方向)阻抗电压、电流关系瞬时值有效值相量图功率有功功率无功功率RiuiRuR设则tωU2usintωI2isinIRUUIu、i同相0LtiLuddCtuCiddLXCX设则)90tsin(2LIωu则LXIXULLcXIXUCC/1u领先i90°UIUI00LXIUI2基本关系+-iu+-iu+-tωI2isin设RIUI2UICXI2-tωI2isin)90sin(2tCIωuu落后i90°指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？在电阻电路中：RUiRUIRui在电感电路中：LXuiLωuiLωUIUωLI在电容电路中：CωIUCXiuIUωC1UIωC【练习】