詳解電阻、電容、電感幾個(gè)參數(shù)
一、負(fù)載及其特性
負(fù)載就是用電器、用電設(shè)備等。如:電爐、燈泡、電動(dòng)機(jī)、電冰箱、電容器......等等,在電路中,不同的負(fù)載會(huì)表現(xiàn)出不同的特性,這些特性主要表現(xiàn)是發(fā)熱、電磁、電場(chǎng)等,這些對(duì)應(yīng)地可以用電阻R、電感L和電容C等電路單獨(dú)或幾種特性的組合來表征。如:一般情況下,電爐是發(fā)熱設(shè)備,用電阻R來表示;電容器是儲(chǔ)存電場(chǎng)能的設(shè)備或元件,用電容C表示;線圈是儲(chǔ)存磁能的設(shè)備或元件,用電感L表示,而電動(dòng)機(jī)包含了發(fā)熱和磁能,可以用電阻R、電感L的組合來表征。
二、電阻器
1、電阻器的定義
汽車在公路上行駛時(shí),由于地面的摩檫力、風(fēng)的阻力、前方車輛的阻擋等等,都會(huì)給行車帶來阻礙。同理,雖然金屬屬于導(dǎo)體容易導(dǎo)電,但電流在導(dǎo)體中流過時(shí),定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與導(dǎo)體內(nèi)的原子核發(fā)生依然會(huì)碰撞而受到阻礙,將電能轉(zhuǎn)化為熱能或其他不可逆形式的能量。這種導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙能力稱為電阻。
電阻是實(shí)際電路中耗能特性的抽象與反映。耗能是指元件吸收電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量的過程,是不可逆的。電阻只能吸收和消耗電路中的能量,不可能給出能量,不同的電阻元件或負(fù)載,其能耗水平是不一樣的。
物理學(xué)或電工學(xué)上,把具有一定幾何形狀的、用一定材料制成的、在電路中起阻礙電流作用、會(huì)產(chǎn)生耗能發(fā)熱現(xiàn)象的元器件稱為電阻器,簡稱電阻。
電阻器是一種最基本、最常用的電工、電子元件。
不僅電阻器有電阻,幾乎所有的導(dǎo)體都有電阻,比如金屬導(dǎo)線、白熾燈泡、電烙鐵等用電設(shè)備都是具有電阻的元件(有的電阻就是直接用金屬導(dǎo)線繞成的)。
電阻它主要是限制電流通過的電氣元件,它利用歐姆定律,調(diào)節(jié)電流和電壓的關(guān)系,來控制電路里電流的強(qiáng)度,保護(hù)其他電氣元件和電路不受過電流損壞。
指針萬用表就是利用電阻的作用,設(shè)計(jì)不同的電流和電阻測(cè)量量程,用的也是最多的地方,就是分壓作用,把較高的電壓轉(zhuǎn)換成較低的電壓,供儀表測(cè)量。
而電阻的限流作用,在萬用表里利用來保護(hù)表頭,通過不同阻值的電阻限流,來完成不同電流等級(jí)的測(cè)量。
2、電阻的圖形符號(hào)和文字符號(hào)
3、電阻的單位
電阻的單位是歐姆,簡稱歐,用符號(hào)“Ω”表示。電阻的常用單位還有kΩ(千歐)和MΩ(兆歐),它們的換算關(guān)系為:
1kΩ=1000Ω、1MΩ=1000kΩ
1Ω的物理意義為:設(shè)加在某導(dǎo)體兩端的電壓為1V,產(chǎn)生的電流為1A,則該導(dǎo)體的電阻則為1Ω。
4、電阻的實(shí)際應(yīng)用
物理學(xué)或電工學(xué)中的電阻的意義非常廣泛,除了電阻器、白熾燈、電熱器等可視為電阻外,電路中導(dǎo)線和負(fù)載上產(chǎn)生的熱損耗通常也歸結(jié)于電阻。
三、電感器
1.電感器的定義
實(shí)際電路中除了存在耗能特性,還存在磁場(chǎng)、磁能特性,電感是實(shí)際電路中建立磁場(chǎng)、儲(chǔ)存磁能特性的抽象和反映。
物理學(xué)或電工學(xué)上,把用導(dǎo)體材料繞成的線圈、在電路中起中建立磁場(chǎng)、儲(chǔ)存磁能作用的元器件稱為電感器,簡稱電感。
一個(gè)電感可以是一匝線圈,也可以是多匝線圈。電感元件在電路中只進(jìn)行能量交換,不消耗能量。
實(shí)際電感器的繞組是由導(dǎo)線繞制的,除了具有電感外,總有一定的電阻。
電感是利用磁場(chǎng)儲(chǔ)存電能的電氣元件,當(dāng)電流通過電感線圈時(shí)會(huì)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。三相異步電動(dòng)機(jī)通電能轉(zhuǎn)動(dòng),就是用為在定子內(nèi)部形成變化的磁場(chǎng),帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
有兩個(gè)概念要記住,就是自感和互感。
自感就是通過電感線圈的電流自身變化,產(chǎn)生的電磁感應(yīng)。
互感就是兩個(gè)線圈之間的電磁感應(yīng)。
電感線圈總是阻止通過電流的變化,而對(duì)直流電通過近乎短路。
電感的應(yīng)用:
濾波器:
低通濾波器:使用電感器來濾除高頻信號(hào),只允許低頻信號(hào)通過。
高通濾波器:電感器用于阻止低頻信號(hào),只允許高頻信號(hào)通過。
振蕩電路:
LC振蕩器:電感和電容組成的振蕩電路,用于產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號(hào)。
變壓器:
變壓器中的線圈是一種特殊的電感器。它們用于變換電壓,例如將高電壓變成低電壓或反之。
射頻電路:
天線匹配電路:電感器用于調(diào)整天線與電路之間的阻抗,以確保最佳信號(hào)傳輸。
射頻濾波器:電感器在射頻電路中用于濾除不需要的頻率成分。
2、電感的圖形符號(hào)和文字符號(hào)
電感的圖形符號(hào)和文字符號(hào),其中文字符號(hào)為“L”。
3、電感的單位
電感L的標(biāo)準(zhǔn)單位是亨利(H),實(shí)用中比亨利(H)還小的單位有毫亨(mH)、微亨(μH)。它們的換算關(guān)系是:
1H=1000mH、1mH=1000μH
空心電感線圈分為空芯和帶鐵芯的,其中空心電感線圈的電感量L為常數(shù),可視為線性電感;鐵心線圈的電感量L不為常數(shù),可視為非線性電感。
4、電感的實(shí)際應(yīng)用
日常生活中常見的電機(jī)、變壓器、電抗器等電氣設(shè)備內(nèi)部都含有電感器(線圈),收音機(jī)的接收電路、電視機(jī)的高頻頭等電子設(shè)備也都含有電感器。
四、電容器
1、電容器的定義
實(shí)際電路中除了存在耗能特性、磁場(chǎng)和磁能特性,還存在電場(chǎng)特性,電容是實(shí)際電路中建立電場(chǎng)、儲(chǔ)存電能特性的抽象與反映。
把兩塊導(dǎo)體中間夾著絕緣介質(zhì)、在電路中起中建立電場(chǎng)、儲(chǔ)存電能作用的元器件稱為電容器,簡稱電容。
與電感器相似,電容器在電路中只進(jìn)行能量交換,不消耗能量。
電容它的主要作用是利用電荷儲(chǔ)存電能的電氣元件,并利用電路進(jìn)行充放電。在整流電路用來濾波,把整流出來的交流電的波形,再一次修正濾去高低波動(dòng),輸出較為平滑的波形。收音機(jī)里濾波用來旁路擾信號(hào),保證收音質(zhì)量,這一些都是利用了它的特點(diǎn),對(duì)直流電是開路狀態(tài),通不過去,對(duì)交流電則是通路狀態(tài)。
電容的應(yīng)用
直流濾波電容器:用于電源電路中,平滑直流電壓,減少紋波。
耦合電容器:將一個(gè)電路的交流信號(hào)傳遞到另一個(gè)電路,例如放大器的輸入和輸出之間的耦合。
繞組電容器:在電感元件旁邊放置,用于調(diào)整電感元件的諧振頻率。
射頻電容器:用于無線通信、射頻放大器和天線匹配電路。
電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電容器:用于幫助單相電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。
電子濾波器:在音頻、無線電和通信設(shè)備中用于濾除特定頻率的信號(hào)。
電容式觸摸屏:在現(xiàn)代觸摸屏技術(shù)中,電容傳感器用于檢測(cè)觸摸。
電容式傳感器:用于測(cè)量濕度、壓力、接近度等物理量。
2、電容的圖形符號(hào)和文字符號(hào)
電容的圖形符號(hào)和文字符號(hào),其中文字符號(hào)為“C”。
3、電容的單位
電容的標(biāo)準(zhǔn)單位是法拉(F),在實(shí)用中“法拉”的單位太大,常用微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)作單位,它們之間的換算關(guān)系為:
1F=1000000μF、1μF=1000nF、1nF=1000pF
若電容器的電容量為常數(shù),這樣的電容稱為線性電容。忽略損耗的電容器可視為線性電容。若電容器的電容量不為常數(shù),這樣的電容稱為非線性電容。
4、電容器的實(shí)際應(yīng)用
不同的絕緣介質(zhì)可構(gòu)成不同的電容器常用的填充絕緣介質(zhì)有陶瓷、云母、塑料薄膜、空氣和紙質(zhì)等。電子設(shè)備或儀器中有許多電容器,電力系統(tǒng)中也有許多電力電容器。實(shí)際電容器的理想化電路模型稱為電容元件。
電感和電容,電阻和電容,常常是成對(duì)出現(xiàn),LC諧振電路就是電感線圈和電容的組合,最經(jīng)典的應(yīng)用時(shí)老式收音機(jī)調(diào)臺(tái),就是一個(gè)鐵氧磁棒纏繞的線圈,線圈兩端接的是可調(diào)電容,調(diào)節(jié)電容的容量,來改變諧振的頻率,達(dá)到收聽的電臺(tái)的頻率。