01電容元件

電容器是一種能存儲電荷或者說存儲電荷或者說存儲電場能量的部件。

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具有動態(tài)關(guān)系，因此，電容元件是一個(gè)動態(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能量的形式存儲在元件的電場中。 可以認(rèn)為在t=-∞時(shí)，u(-∞)=0，其電場能量也為零。

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)吸收并存儲起來的能量一定在放電完畢時(shí)全部釋放，它不消耗能量。 故，電容元件是一種儲能元件。 同時(shí)，也是一種無源元件。

如果電容元件的庫伏特性曲線在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能作用外，也會消耗一部分電能。 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)生磁通和磁場能量儲存這一物理現(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如下圖所示。

電感元件及其韋安特性

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

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，而是以磁場的形式儲存在磁場中，因此電感也是一種儲能元件。

03 電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)

在這里，簡單列出結(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)：