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線性電容的電壓電流關(guān)系及區(qū)別

作者: 時間:2016-12-05 來源:網(wǎng)絡 收藏
電容元件是實際電路中儲存電場能量這一物理性質(zhì)的科學抽象,在僅是實際電容器,凡是帶電導體與電介質(zhì)存在的場合,都可以用電容元件來描述儲存電場能量的物理現(xiàn)象。同電阻一樣,通常用符號C表示電容元件,C表示電容元件的參數(shù)(電容量)。電容量是常數(shù)的電容器稱為線性電容。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/326203.htm

在電容元件兩端電壓u的參考方向給定時,若以q表示參考正電位極板上的電荷量,則電容元件的電荷量與電壓之間滿足

q=Cu

C表示電容元件的電容,當電容元件是線性元件時,C不隨u和q改變,稱為線性電容??梢姡€性電容元件的定義式為

C= q/u

當q的單位為C,u的單位為V時,由上式得電容C的單位為法[拉](F),實際電容的電容量往往比1F小得多,因此實際使用中還經(jīng)常使用微法(μF)、皮法(Pf)。

由以上討論可知,以u為橫坐標,q為縱坐標構(gòu)成的q-u平面,可以用來定義二端電容元件。線性電容元件在q-u平面上的特性曲線是一條經(jīng)過原點的直線。

線性電容元件的電壓電流關(guān)系

設電壓、電流為時間函數(shù),現(xiàn)在求其電壓、電流關(guān)系。當極板間的電壓變化時,極板上的電荷也隨之變化,于是在電容元件中產(chǎn)生了電流。此電流可由下式求得

I=dq/dt =C(du/dt)

上式表明,電流的大小與方向取決于電壓對時間的變化率。電壓增高時,du/dt〉0,則dq/dt〉0,i〉0,極板上電荷增加,電容器充電;電壓降低時,du/dt〈0,則dq/dt〈0,i〈0,極板上電荷減少,電容器反向放電。當電壓不隨時間變化時,du/dt=0,則I=0,這時電容元件的電流等于零,相當于開路。故電容元件有隔斷直流的作用。

線性電容元件的儲能特性

電容元件不產(chǎn)生能量,也不消耗能量是一個儲能元件。

線性電容和非線性電容的區(qū)別

若電容元件的庫伏特性為一條通過坐標原點的直線,如圖5-5-1(b)所示,則稱為線性電容元件。線性電容元件的電容C為一常量,與電壓u和電流i無關(guān),其電路符號如圖5-5-1(a)所示。  若電容元件的庫伏特性為一條通過坐標原點某種形狀的曲線,如圖5-5-1(c)所示,則稱為非線性電容元件。非線性電容元件的電容C不為一常量,與電壓u和電流i有關(guān),其電路符號如圖5-5-1(d)所示。



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