电容元件
电容器:由两块金属导体极板,中间间隔以不同的物质(如云母、绝缘纸、空气等)组成。
当在两极板之间加上电压后,两极板上分别聚集等量的正、负电荷,并在介质中建立电场且具有电场能量。
将电源移开后,电荷继续聚集在极板上,电场继续存在。所以电容器是一种能储存电荷(电场能量)的部件。从名字上去理解,电容也可理解为“电荷的容纳”。
电容元件:反映电容器所呈现的能储存电荷(电场能量)的物理现象的电路模型。
库伏特性:将电容元件的元件特性称为库伏特性,是电容任意时刻所储存的电荷q与其两端电压u的代数关系。
线性时不变电容元件特性
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库伏特性
线性时不变电容:任何时刻,极板上的电荷q与电压u成正比的电容,其q-u特性曲线为一条过原点的直线。
元件符号及其库伏特性如下:
当电压参考极性与极板储存电荷极性一致时,其元件特性为:q=Cu。
其中C是电容元件的参数,称为电容,是一个正实常数。单位为F(法拉,简称法)。
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电压电流关系
如果线性电容元件的电流i和电压u取关联参考方向,则得到线性电容元件的电压电流关系(VCR):
可以看出电流与电压的变化率成正比。当电压变化剧烈时,电流很大;当电压不变时,无电流。故电容元件在直流下两端电压恒定,相当于开路。(或者说电容元件有隔断直流的作用)
实践电路中通过电容的电流为有限值,故电容电压u必定是时间的连续函数。
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有“记忆”性
某一时刻电压与其电流关系:
电容元件是一个动态元件,电容电压除了和t0~t的电流值有关外,还与u(t0)值有关,故电容元件是一种有“记忆”的元件。