2021年储能元件(00001).ppt

6. 1 电容元件 (capacitor)
二. 线性电容元件
1. 电路符号
一. 电容元件

电容器都是由间隔以不同介质（如云母、绝缘纸、电解质）的两块金属极板组成。
在外电源作用下，电容器两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去。
+ + + +
– – – –
+q
–q
C
*
储能元件
*
2. 库伏特性
任何时刻，线性电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比，其库伏特性经过原点。
3. 单位
C——电容，单位：F (Farad，法拉)，常用F，nF，pF
等表示。
C
i
u
+
–
+
–
q =Cu
q
u
O

q——参考正极板上的电荷量
C——电容元件的电容
u——电容元件的端电压
*
储能元件
*
C
i
u
+
–
+
–
三．线性电容元件的伏安关系
1．伏安关系的微分形式（电压 u 、电流 i 取关联参考方向）
① u>0，且du/dt>0，电荷q增加， 即dq/dt＞0，则i＞0，电容正向充电
(电流流进正极板)
② u>0，且du/dt<0，电荷q减少， 即dq/dt＜0，则i＜0，电容正向放电
(电流由正极板流出)
③ u为常数(直流)时，du/dt=0，dq/dt=0，电荷q不变，则i =0，电容相当于开路，电容有隔断直流作用。
*
储能元件
*
C
i
u
+
–
+
–
三．线性电容元件的伏安关系
1．伏安关系的微分形式（电压 u 、电流 i 取关联参考方向）
① u>0，且du/dt>0，电荷q增加， 即dq/dt＞0，则i＞0，电容正向充电
(电流流进正极板)
② u>0，且du/dt<0，电荷q减少， 即dq/dt＜0，则i＜0，电容正向放电
(电流由正极板流出)
③ u<0，且du/dt>0，电荷q增加， 即dq/dt＞0，则i＜0，电容反向充电
(电流流进负极板)
④ u<0，且du/dt<0，电荷q减少， 即dq/dt＜0，则i＞0，电容反向放电
(电流由负极板流出)
⑤ u为常数(直流)时，du/dt=0，dq/dt=0，电荷q不变，则i =0，电容相当于开路，电容有隔断直流作用。
*
储能元件
*
结论：
（1）电容充放电形成电流i，其大小取决于电压 u 对时间的变化率，与u当时的大小无关， 因此电容是动态元件；
（2）实际电路中通过电容的电流i为有限值，则电容电压u必定是时间的连续函数，不能突变。
C
i
u
+
–
+
–
*
储能元件
*
2．伏安关系的积分形式（电压 u 、电流 i 取关联参考方向）
C
i
u
+
–
+
–
u(t0) ——电容电压的初始值(初始状态)，反映电容初始时刻的储能状况。
结论：任一时刻t，电容上的电压值并不取决于同一时刻的电流值，而决定于 t = t0 时刻的电压值以及从 t0 到 t 时刻电流对时间的积分，说明电容元件有记忆电流的作用，因此电容元件是记忆元件。
注意：当u，i为非关联方向时，微分和积分表达式前应加上负号。
*
储能元件
*
四．电容的功率和储能（当u，i取关联方向）
1．功率
结论:
(1) 当电容充电，u＞0，du/dt＞0，电荷q增加， i＞0，p＞0, 电容