電容與電感的對偶性小結

2020-12-19 和風化雨yo

在電工學「電路」部分的教學中,電路參數、元件、物理量及其關係以及電路結構方面存在著互相對應的相似性,分別稱為對偶參數、 元件、對偶量、對偶名詞、對偶聯接方式對偶定律等等。

01 什麼是對偶原理

如果描述兩種物理現象的方程具有相同數學形式,則他們解的數學形式也是相同的,這就是對偶原理。

根據對偶原理,當某些電路名詞物理量的某一理論成立時,結合它們的各對偶元素間的對應理論也一定成立;如果推導出某一關係式或結論,和它對偶的關係式或結論也一定存在。

在電路中, 電壓源與電流源、短路與開路、串聯與並聯、電阻與電導、電容與電感,都存在對偶關係。

利用對偶性可以啟發和幫助理解和記憶,簡化對客觀事物的認識,加深對基本概念基本原理、基本分析方法以及電路工作特點的理解。

02.電容與電感對偶性小結

下面我們以電容電感的對偶性為例進行分析。 通過對偶性的講解,可以增強信息量,易於學生接受;同時,還能進一步理解課程內在聯繫, 增強學生興趣;此外,還能幫助學生增強對知識的記憶,促進知識的融會貫通。

小結如下:

在直流穩態電路中,電感相當於短路,電容則相當於開路;在正弦交流電路中,感抗與頻率成正比,電感通低頻阻高頻, 而容抗則與頻率成反比,電容通高頻阻低頻;在關聯參考方向下, 電感元件的電壓超前電流 90°,電容元件的電流超前電壓90°, 電感元件的無功功率為正值,電感元件「吸收」無功功率,電容元件的無功功率為負值,電容元件「發出」無功功率。在換路的瞬間,電容的電場儲能不能突變,因此,電容的兩端電壓不能突變;與之相對應的,在換路的瞬間,電感的磁場儲能不能突變,因此,流過電感的電流不能突變。

由上圖可得出:

對於電容元件來講,電壓被微分,電壓被超前,電壓「穿越」0時刻我們可以認為電壓是電容的核心量對於電感元件來講,電流被微分,電流被超前,電流「穿越」0時刻我們可以認為電流是電容的核心量。

通過這樣的分析和對比,電容和電感的性質是不是清晰了很多!

相關焦點

  • 電巢學堂:從四個方面理解電阻、電感、電容產生的相位差
    電容——電勢能電場能,&電場能電流 由此可見,電阻、電感、電容就是能源轉換的元件。 也就是說,電容的電流其實是外部電流,而非內部電流,這與電阻、電感都不一樣。 衡量電容充電多少的單位是電荷數——Q。電容極板間電勢差越大,說明電容極板被衝電荷越多,即電荷數與電勢差(電壓)成正比,即Q=C*V。對指定電容,C是常量。
  • 電巢學堂:詳解射頻電路中的電阻,電容和電感
    電阻,電容和電感是電子線路中最常用的元器件,在低頻電子線路或者直流電路中,這些元器件的特性很一致。但是在射頻電路中又會是什麼情況呢?今天我們就雷振亞老師的《微波工程導論》一書的介紹,繼續學習射頻電路基礎中的基礎。
  • ADI專家講電阻、電容、電感使用的23個要點
    伴隨著電容與電感的相繼加入,三種無源器件構成了硬體電路的基礎,影響著電路的方方面面。 隨著我們電路知識的加深,通常對這些基礎元件的關注度逐漸降低。但實際上,這些無源元件合理的應用與選擇不僅決定著硬體電路設計的穩定性,更決定著電子設備的質量優劣。
  • 電工基礎:電阻電感電容串並聯交流電路(34)
    圖34-3(1)在電阻元件的交流電路中,阻抗中只有電阻R,去掉阻抗表達式的電感和電容部分,得到Z=R,阻抗角為零,此時的電阻R可以用電導G表示,其導納Y為阻抗Z的倒數(或電導為電阻的倒數(2)在電感元件的交流電路中,阻抗中只有電感L,去掉阻抗表達式的電阻和電容部分,得到34-3(2),此時的阻抗角和導納角互為相反數。(3)在電感元件的交流電路中,阻抗中只有電容C,去掉阻抗表達式的電阻和電感部分,得到34-3(3),此時的阻抗角和導納角和依然互為相反數。
  • 偶極天線的諧振是線路的電感與電容形成的串聯諧振
    偶極天線的諧振現象可以認為是導體的電感與導體之間的電容形成的串聯諧振,當發生諧振時,阻抗最低、電流最大,因此電磁輻射最強。從這個觀點看,在導體上增加一個電感器件,可以認為等效的效果是:增加了電極的長度,因此諧振頻率降低。也就是通過增加電感,可以增加天線低頻的輻射效率。
  • 小結「電工學」中常見的「—」(負號)
    關聯參考方向和非關聯參考方向情況下,電阻、電容和電感元件的伏安關係式及功率P(電阻電阻中)計算公式如下圖表示。在本書第4章正弦交流電路中,電感元件和電容元件,由於其通過的電流與端電壓之間存在相位差,所以視在功率並不等於有功功率,功率因數cos φ 中的 φ 就是電路中電壓與電流的相位差。
  • 全球電感生產廠家及企業匯總
    L=ψ/I 電感的符號與單位 電感符號:L 電感單位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH) 、納亨(nH),1H=103mH=106uH=109nH。 電感在電路中的應用 電感在電路最常見的功能就是與電容一起,組成LC濾波電路。
  • 被動電子元器件行業深度報告:MLCC、電容、電感、晶振等
    鋁電解電容:景氣度探底,毛利率趨穩Q1營收增速探底:20Q1單季營收同比增速為-9.8%,同比19Q1下降18.2pct,環比19Q4下降10pct。毛利率趨穩:20Q1平均毛利率為23.5%,同比19Q1上升0.7pct,環 比19Q4下降1.5pc。3.
  • 詳解消滅EMC的三大利器:電容器/電感/磁珠
    1 、濾波電容 儘管從濾除高頻噪聲的角度看,電容的諧振是不希望的,但是電容的諧振並不是總是有害的。當要濾除的噪聲頻率確定時,可以通過調整電容的容量,使諧振點剛好落在騷擾頻率上。在實際工程中,要濾除的電磁噪聲頻率往往高達數百MHz,甚至超過1GHz。對這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。
  • 技術文章:電感的Q值知多少
    ②功率電感的Q值曲線是怎麼樣的?③電感的Q值在自諧振頻率處是最大的嗎?④電感的Q值是越大越好嗎?電感的Q值定義電感的Q值也叫作品質因數,其為無功功率除以有功功率。簡單理解的話,就是在一個信號周期內,無功功率為電感存儲的能量,有功功率為電感消耗的能量。
  • 電感的單位是哪些?該怎樣計算?怎樣增加電感量?
    電感的單位是哪些?該怎樣計算?電感線圈的電感量L 的大小,主要取決於線圈的圈數、導磁體的磁通量及繞制方法等因素。電感線圈的圈數越多,繞制的線國越密集,電感量越大;相同的繞線方式相同的圈數,導磁體磁通量越高,電感量越大。
  • 深入剖析電感電流:怎樣選擇合適的電感?
    在開關電源的設計中電感的設計為工程師帶來的許多的挑戰。工程師不僅要選擇電感值,還要考慮電感可承受的電流、繞線電阻、機械尺寸等等。本文專注於解釋 —— 電感上的DC電流效應,這也會為選擇合適的電感提供必要的信息。
  • 電容發熱的原因是什麼
    可以說,幾乎所有的元器件都會發熱,當然電容也不例外,但是為什麼會發熱的呢?電容是一種儲能元件,具有儲存電荷能力的一種元器件,它的基本結構是由兩塊導電板以及導電板中間有不同介質組成,電容的工作過程可以理解為是充放電的過程,因此,對於理想的電容它是不消耗能量的。
  • 貼片電容是什麼?它有什麼作用?
    貼片電容是一種電容材質。貼片電容全稱為:多層(積層,疊層)片式陶瓷電容器,也稱為貼片電容,片容。是我們生活中常見的一種電容,應用範圍很廣,在各電子領域都能看見貼片電容。如果負載電容比較大, 驅動電路要把電容充電、放電, 才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大, 這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是晶片管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是所謂的「耦合」。
  • 無線充電中電感線圈的作用是什麼
    打開APP 無線充電中電感線圈的作用是什麼 szckcoil 發表於 2020-06-18 11:34:47 一、無線線圈這個詞相信大家並不陌生,在我們的日常生產中經常用到: 下面由岑科電感廠家為大家來介紹吧?
  • 一文解讀電感飽和原因與理論分析
    感值、耐溫、飽和電流、尺寸、價格 —— 這五個是我們電感選型的基本坐標系,當然我們還會考慮線圈和磁心的形態、磁材、安裝焊接方式。選型過程中最惱火的無過於在數十個電感中找到合適的,卻發現其中一個參數不滿足要求,或者僅僅因為發生概率極低的峰值功率而導致的飽和電流不足而帶來過大的設計裕量。
  • 鈴木車主看過來,給你講解電感點火系統是如何工作的...
    電感點火也稱為電晶體放電點火(PEI),它不同於電容點火。電容點火是採取瞬間高電壓放電的方式在點火線圈中互感出一個高壓電,而電感點火是一種儲能式點火,首先對點火線圈的初級線圈通電充磁,當切斷初級線圈電流的時候,由於初級線圈自感的作用,在初級線圈內部自感出一個數百伏的電壓。初級線圈的自感電壓同步的在次級線圈中互感出一個高壓電。
  • 一種自感知型電感同步開關能量採集電路(一)
    圖2 標準能量採集電路電容兩端電壓和電量的關係為:q =C ● V (2)式中q 為電容兩端電荷,C 為電容大小,V 為電容兩端電壓。當電容兩端電壓為固定值時,電容上儲存的能量W 為:W =V ● q (3)根據(2)和(3) 可以得出標準電路的能量採集功率PSEH為:
  • 互補振蕩電路加一個電感,使1.5伏乾電池驅動3伏led燈發亮
    材料:一塊洞洞板、一個5號電池槽、一個輕觸按鍵開關、一個8050三極體、一個8550三極體、一個100k電阻、一個10k電阻、一個103瓷片電容、兩個發光二極體、一個1mH工字電感。電路圖。這是一個互補多諧振蕩電路,用8050和8550三極體作為互補管,10k電阻和103瓷片電容形成正反饋電路。通電後電路起振,斷電後由於電感的作用,使發光二極體上的電壓疊加,接近3伏,點亮二極體。用熱熔膠將電池槽粘接在洞洞板左側邊緣,正極朝上,負極朝下。把輕觸按鍵開關插在洞洞板左上角。在洞洞板背面,用細鋁絲連接電池槽正極和開關左側端。
  • 某些電路中電感是否可以用電阻替代?
    電感和電阻是兩種物理性能完全不同的元件。電阻在有電流通過時,會嚴格按照歐姆定律的規律來發揮作用,既R=U/l,無論在交流電路還是直流電路中都是如此。一般都用它作分壓或分流。而電感的功能要複雜得多。首先電感在交流電路裡存在感抗。