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交流電路中感元件和電容元件的功率

??在正弦交流電路中，理想的電感元件和電容元件都是儲(chǔ)能元件，即是非耗能元件。所謂“非耗能”，是指在任一周期內(nèi)，電感元件和電容元件從電源側(cè)所吸收的能量和 為零。那么，它為什么是零呢?

??1、交流電路中電感元件的功率

??在交流電路中，電感元件的電壓相位超前電流相位90°，它們的波形圖如下圖1-3所示。綠色波形圖表示電壓 u ，藍(lán)色波形圖表示電流 i 。

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??圖1-3

??在圖1-3中，電壓相位超前電流相位90°，如果看不出怎么超前的，可以這樣理解：橫軸為時(shí)間，隨著時(shí)間的變化，在180°區(qū)間內(nèi)，電壓波形先達(dá)到最大值，電流后達(dá)到最大值，兩個(gè)最大值的跨度為90°;或者說，電壓先達(dá)到過零點(diǎn)(斜率為正)，電流后達(dá)到過零點(diǎn)(斜率為正)。

??電感元件中，瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流波形圖已知，由于瞬時(shí)功率p=ui ，可以得出電感元件的瞬時(shí)功率波形如圖1-3中的紅色曲線所示。其實(shí)這個(gè)功率是有一個(gè)計(jì)算過程的，但比較復(fù)雜，我就不再展開講解了，大家感興趣的可以去補(bǔ)一下三角函數(shù)的知識(shí)。

??把圖1-3中電感元件的瞬時(shí)功率波形圖單獨(dú)顯示，如下圖1-4所示?？梢钥吹?，電感元件的瞬時(shí)功率按正弦規(guī)律變化，是一個(gè)周期量。

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??圖1-4

??結(jié)合上文提到的能量與功率曲線的關(guān)系，從圖1-4中也可以看到，電感元件在一個(gè)功率周期內(nèi)，會(huì)從電源吸收能量(正半面積)，也會(huì)對(duì)電源釋放能量(負(fù)半面積)，由于曲線的對(duì)稱性，正半面積的大小恰好等于負(fù)半面積，這表明，電感元件所吸收的能量全部又釋放回去，一點(diǎn)都不留。這就是電感元件的非耗能特性，電感元件只和電源之間進(jìn)行能量交換，而不會(huì)像電阻元件那樣把電能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等從而消耗掉。電感元件的這種吸收能量又釋放能量的特性稱為儲(chǔ)能特性。

??基于圖1-4，我們可以計(jì)算一下電感元件的平均功率，基于其瞬時(shí)功率的周期性，每一個(gè)周期的能量變化過程都是一樣的，我們?nèi)稳∫粋€(gè)周期計(jì)算即可。

??其實(shí)，不用計(jì)算，我想大家也知道，電感元件的平均功率為0。因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)，電感的總能量變化為0(吸收又釋放)，平均功率如下圖1-5所示。

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??圖1-5

??2、交流電路中電容元件的功率

??在交流電路中，電容元件的電流相位超前電壓相位90°，它們的波形圖如下圖1-6所示。綠色波形圖表示電壓 u ，藍(lán)色波形圖表示電流 i 。

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??圖1-6

??根據(jù)電容元件的瞬時(shí)電壓波形和瞬時(shí)電流波形，可以得出電容元件的瞬時(shí)功率波形如圖1-6的紅色曲線所示。顯然，電容元件的瞬時(shí)功率也是一個(gè)周期量。

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