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线性电容的电压电流关系及区别(图文)

时间:2018-12-26 11:26:24来源:网络 作者:电子爱好者 点击:
电容元件是实际电路中储存电场能量这一物理性质的科学抽象,在仅是实际电容器,凡是带电导体与电介质存在的场合,都可以用电容元件来描述储存电场能量的物理现象。同电阻一样,通常用符号C表

线性电容的电压电流关系及区别


电容元件是实际电路中储存电场能量这一物理性质的科学抽象,在仅是实际电容器,凡是带电导体与电介质存在的场合,都可以用电容元件来描述储存电场能量的物理现象。同电阻一样,通常用符号C表示电容元件,C表示电容元件的参数(电容量)。电容量是常数的电容器称为线性电容。

在电容元件两端电压u的参考方向给定时,若以q表示参考正电位极板上的电荷量,则电容元件的电荷量与电压之间满足
q=Cu   
C表示电容元件的电容,当电容元件是线性元件时,C不随u和q改变,称为线性电容。可见,线性电容元件的定义式为   
C= q/u   
当q的单位为C,u的单位为V时,由上式得电容C的单位为法[拉](F),实际电容的电容量往往比1F小得多,因此实际使用中还经常使用微法(μF)、皮法(Pf)。  
由以上讨论可知,以u为横坐标,q为纵坐标构成的q-u平面,可以用来定义二端电容元件。线性电容元件在q-u平面上的特性曲线是一条经过原点的直线。
线性电容元件的电压电流关系
设电压、电流为时间函数,现在求其电压、电流关系。当极板间的电压变化时,极板上的电荷也随之变化,于是在电容元件中产生了电流。此电流可由下式求得  
I=dq/dt =C(du/dt)   
上式表明,电流的大小与方向取决于电压对时间的变化率。电压增高时,du/dt〉0,则dq/dt〉0,i〉0,极板上电荷增加,电容器充电;电压降低时,du/dt〈0,则dq/dt〈0,i〈0,极板上电荷减少,电容器反向放电。当电压不随时间变化时,du/dt=0,则I=0,这时电容元件的电流等于零,相当于开路。故电容元件有隔断直流的作用。
线性电容元件的储能特性
电容元件不产生能量,也不消耗能量是一个储能元件。
线性电容和非线性电容的区别
若电容元件的库伏特性为一条通过坐标原点的直线,如图5-5-1(b)所示,则称为线性电容元件。线性电容元件的电容C为一常量,与电压u和电流i无关,其电路符号如图5-5-1(a)所示。  若电容元件的库伏特性为一条通过坐标原点某种形状的曲线,如图5-5-1(c)所示,则称为非线性电容元件。非线性电容元件的电容C不为一常量,与电压u和电流i有关,其电路符号如图5-5-1(d)所示。

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