线性电容的电压电流关系及区别(图文)

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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