交流电路中的无源元件

Created: September-28, 2018

无源元件是那些只能减少施加在它们上面而不是增加它的电能的电路装置

电气和电子电路包括将许多不同的部件连接在一起以形成完整的闭合电路。任何电路中使用的三个主要无源元件是： 电阻器，电容器和电感器。所有这三个无源元件都有一个共同点，它们限制了通过电路的电流流动，但方式却截然不同。

电流可以以两种方式中的任何一种流过电路。如果它在一个稳定的方向上流动，它只被归类为直流电（DC）。如果电流在两个方向上来回交替，则将其归类为交流电（AC）。虽然它们在电路中呈现阻抗，但 AC 电路中的无源元件与 DC 电路中的无源元件表现得非常不同。

无源元件消耗电能，因此不能增加或放大施加于它们的任何电信号的功率，这仅仅是因为它们是无源的并且因此总是具有小于 1 的增益。电气和电子电路中使用的无源元件可以以如下所示的无限多种方式连接，这些电路的操作取决于它们的不同电特性之间的相互作用。

其中： R 是电阻，C 是电容，L 是电感。

无论供电频率如何，无论是在直流电源还是交流电路中使用的电阻器都将始终具有相同的电阻值。这是因为电阻器被归类为具有寄生特性的纯电阻，例如无限电容 C =∞ 和零电感 L = 0。此外，对于电阻电路，电压和电流始终是同相的，因此可以通过将电压乘以该时刻的电流来找到任何时刻消耗的功率。

另一方面，电容器和电感器具有不同类型的 AC 电阻，称为电抗（ XL 和 XC）。电抗也会阻碍电流的流动，但电阻量不是一个电感器或电容器的固定量，其方式与电阻器具有固定电阻值的方式相同。电感器或电容器的电抗值取决于电源电流的频率以及元件本身的 DC 值。

以下是交流电路中常用的无源元件列表及其相应的公式，可用于查找其值或电路电流。注意，理论上完美的（纯）电容器或电感器没有任何电阻。然而，在现实世界中，无论多小，它们总会具有一定的阻值。

电阻器 - 电阻器调节，阻止或设定通过特定路径的电流，或者由于该电流流动而在电路中施加电压降低。电阻器具有一种阻抗形式，简称为*电阻，（ R）电阻器的电阻值以欧姆， ω 为单位测量。电阻器可以是固定值或可变值（电位计）。

电容器 - 电容器是具有以小电池形式存储电能形式的能力或“容量”的组件。电容器的电容值以法拉第 F 为单位测量。在 DC 处，电容器具有无限（开路）阻抗（ XC），而在非常高的频率下，电容器具有零阻抗（短路）。

电感器 - 电感器是一种线圈，它会在电流通过线圈的直接结果中在自身内部或中心磁芯内感应出磁场。电感器的电感值在 Henries，H 中测量。在 DC 处，电感器具有零阻抗（短路），而在高频处，电感器具有无限（开路）阻抗（ XL）。

系列交流电路

AC 电路中的无源元件可以串联组合连接在一起，形成 RC，RL 和 LC 电路，如图所示。

AC 电路中的无源元件也可以并联组合连接在一起，形成 RC，RL 和 LC 电路，如图所示。

AC 电路中的所有三个无源元件也可以串联 RLC 和并联 RLC 组合连接在一起，如下所示。

我们已经看到，由于频率的影响，交流电路中的无源元件与直流电路中的无源元件的行为非常不同（ ƒ）。在纯电阻电路中，电流与电压同相。在一个纯电容电路中的电容器的电流通过 90 超前电压o 和在一个纯电感电路中的电流通过 90 滞后于电压o。

电流流过交流电路中的无源元件的反对称为：电阻，电阻器的 R，容性电抗，电容器的 XC 和电感，电感器的 XL。电阻和电抗的组合称为阻抗。

在串联电路中，横跨电路的元件的电压的相量之和等于电源电压，VS。在一个并联电路中，在每个分支，并且因此通过每个电路元件中流动的电流的相量之和等于电源电流，IS。

对于这两个并联和串联连接的 RLC 电路，当所述供电电流是“同相”与电源电压的电路谐振产生如 XL = XC。串联谐振电路被称为接收器*电路。并联谐振电路称为 *Rejecter 电路。