电阻,电容,电感,就像房屋大楼中的砖瓦和钢筋混泥土一样,是电路中最基本的器件,也是不可或缺的原件。本文想通过阻抗大小,伏安特性及能量三个方面来认识电阻,电容,电感。
一、电阻
电阻的阻抗Z=R,为正实常数。理想的电阻是一个常量,但是实际的电阻值会受到温度等因素的影响,故其有时会带有非线性因素。
其基本伏安关系满足:u=Ri 。以上公式表明电阻两端的电压和流过电阻的电流成正比。
电阻元件消耗的功率为:
R恒为正实常数,故功率P恒为非负值。
电阻元件从t0到t的时间内吸收的电能为:
通常情况下,电阻元件将吸收的电能转化为热能。故电阻元件在电路中常常代表热场。
二、电容
电容的阻抗:
阻抗值:
故理想的电容阻抗大小随着频率的增大而减小。
其基本伏安关系满足:
上述公式表明流过电容的电流和电容两端的电压变化率成正比。电压变化越快,电流越大,当在直流情况下,电容两端相当于开路。
电容元件从-∞到t的时间内吸收的电能为:
在-∞时刻,其电场能量为零,这样电容在任意时刻t吸收的电场能量为:
电容元件从t0到t的时间内吸收的电能为:
从上式可以看出,当电容充电时,
电容吸收能量。
当电容放电时,
电容释放能量。所以电容是一种储能元件,它在充电时吸收的能量在放电时一定全部释放掉,它不消耗能量。
三、电感
电感的阻抗:
阻抗值:
其基本伏安关系满足:
以上公式表明电感两端的电压与流过电感的电流变化率成正比。电流变化越快,电压越大,当在直流情况下,电感相当于短路 。
电感元件从-∞到t的时间内吸收的电能为:
在-∞时刻,其电场能量为零,这样电感在任意时刻t吸收的电场能量为:
电感元件从t0到t的时间内吸收的电能为
从上式可以看出,当电感充电时,
电感吸收能量。当电感放电时,
电感释放能量。所以电感是一种储能元件,它在充电时吸收的能量在放电时一定全部释放掉,它不消耗能量。