详解电阻、电容、电感几个参数
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一、负载及其特性
负载就是用电器、用电设备等。如:电炉、灯泡、电动机、电冰箱、电容器......等等,在电路中,不同的负载会表现出不同的特性,这些特性主要表现是发热、电磁、电场等,这些对应地可以用电阻R、电感L和电容C等电路单独或几种特性的组合来表征。如:一般情况下,电炉是发热设备,用电阻R来表示;电容器是储存电场能的设备或元件,用电容C表示;线圈是储存磁能的设备或元件,用电感L表示,而电动机包含了发热和磁能,可以用电阻R、电感L的组合来表征。
二、电阻器
1、电阻器的定义
汽车在公路上行驶时,由于地面的摩檫力、风的阻力、前方车辆的阻挡等等,都会给行车带来阻碍。同理,虽然金属属于导体容易导电,但电流在导体中流过时,定向运动的自由电子与导体内的原子核发生依然会碰撞而受到阻碍,将电能转化为热能或其他不可逆形式的能量。这种导体对电流的阻碍能力称为电阻。
电阻是实际电路中耗能特性的抽象与反映。耗能是指元件吸收电能转换为其他形式能量的过程,是不可逆的。电阻只能吸收和消耗电路中的能量,不可能给出能量,不同的电阻元件或负载,其能耗水平是不一样的。
物理学或电工学上,把具有一定几何形状的、用一定材料制成的、在电路中起阻碍电流作用、会产生耗能发热现象的元器件称为电阻器,简称电阻。
电阻器是一种最基本、最常用的电工、电子元件。
不仅电阻器有电阻,几乎所有的导体都有电阻,比如金属导线、白炽灯泡、电烙铁等用电设备都是具有电阻的元件(有的电阻就是直接用金属导线绕成的)。
电阻它主要是限制电流通过的电气元件,它利用欧姆定律,调节电流和电压的关系,来控制电路里电流的强度,保护其他电气元件和电路不受过电流损坏。
指针万用表就是利用电阻的作用,设计不同的电流和电阻测量量程,用的也是最多的地方,就是分压作用,把较高的电压转换成较低的电压,供仪表测量。
而电阻的限流作用,在万用表里利用来保护表头,通过不同阻值的电阻限流,来完成不同电流等级的测量。
2、电阻的图形符号和文字符号
3、电阻的单位
电阻的单位是欧姆,简称欧,用符号“Ω”表示。电阻的常用单位还有kΩ(千欧)和MΩ(兆欧),它们的换算关系为:
1kΩ=1000Ω、1MΩ=1000kΩ
1Ω的物理意义为:设加在某导体两端的电压为1V,产生的电流为1A,则该导体的电阻则为1Ω。
4、电阻的实际应用
物理学或电工学中的电阻的意义非常广泛,除了电阻器、白炽灯、电热器等可视为电阻外,电路中导线和负载上产生的热损耗通常也归结于电阻。
三、电感器
1.电感器的定义
实际电路中除了存在耗能特性,还存在磁场、磁能特性,电感是实际电路中建立磁场、储存磁能特性的抽象和反映。
物理学或电工学上,把用导体材料绕成的线圈、在电路中起中建立磁场、储存磁能作用的元器件称为电感器,简称电感。
一个电感可以是一匝线圈,也可以是多匝线圈。电感元件在电路中只进行能量交换,不消耗能量。
实际电感器的绕组是由导线绕制的,除了具有电感外,总有一定的电阻。
电感是利用磁场储存电能的电气元件,当电流通过电感线圈时会在周围产生磁场。三相异步电动机通电能转动,就是用为在定子内部形成变化的磁场,带动转子转动。
有两个概念要记住,就是自感和互感。
自感就是通过电感线圈的电流自身变化,产生的电磁感应。
互感就是两个线圈之间的电磁感应。
电感线圈总是阻止通过电流的变化,而对直流电通过近乎短路。
电感的应用:
滤波器:
低通滤波器:使用电感器来滤除高频信号,只允许低频信号通过。
高通滤波器:电感器用于阻止低频信号,只允许高频信号通过。
振荡电路:
LC振荡器:电感和电容组成的振荡电路,用于产生稳定的振荡信号。
变压器:
变压器中的线圈是一种特殊的电感器。它们用于变换电压,例如将高电压变成低电压或反之。
射频电路:
天线匹配电路:电感器用于调整天线与电路之间的阻抗,以确保最佳信号传输。
射频滤波器:电感器在射频电路中用于滤除不需要的频率成分。
2、电感的图形符号和文字符号
电感的图形符号和文字符号,其中文字符号为“L”。
3、电感的单位
电感L的标准单位是亨利(H),实用中比亨利(H)还小的单位有毫亨(mH)、微亨(μH)。它们的换算关系是:
1H=1000mH、1mH=1000μH
空心电感线圈分为空芯和带铁芯的,其中空心电感线圈的电感量L为常数,可视为线性电感;铁心线圈的电感量L不为常数,可视为非线性电感。
4、电感的实际应用
日常生活中常见的电机、变压器、电抗器等电气设备内部都含有电感器(线圈),收音机的接收电路、电视机的高频头等电子设备也都含有电感器。
四、电容器
1、电容器的定义
实际电路中除了存在耗能特性、磁场和磁能特性,还存在电场特性,电容是实际电路中建立电场、储存电能特性的抽象与反映。
把两块导体中间夹着绝缘介质、在电路中起中建立电场、储存电能作用的元器件称为电容器,简称电容。
与电感器相似,电容器在电路中只进行能量交换,不消耗能量。
电容它的主要作用是利用电荷储存电能的电气元件,并利用电路进行充放电。在整流电路用来滤波,把整流出来的交流电的波形,再一次修正滤去高低波动,输出较为平滑的波形。收音机里滤波用来旁路扰信号,保证收音质量,这一些都是利用了它的特点,对直流电是开路状态,通不过去,对交流电则是通路状态。
电容的应用
直流滤波电容器:用于电源电路中,平滑直流电压,减少纹波。
耦合电容器:将一个电路的交流信号传递到另一个电路,例如放大器的输入和输出之间的耦合。
绕组电容器:在电感元件旁边放置,用于调整电感元件的谐振频率。
射频电容器:用于无线通信、射频放大器和天线匹配电路。
电动机启动电容器:用于帮助单相电动机启动。
电子滤波器:在音频、无线电和通信设备中用于滤除特定频率的信号。
电容式触摸屏:在现代触摸屏技术中,电容传感器用于检测触摸。
电容式传感器:用于测量湿度、压力、接近度等物理量。
2、电容的图形符号和文字符号
电容的图形符号和文字符号,其中文字符号为“C”。
3、电容的单位
电容的标准单位是法拉(F),在实用中“法拉”的单位太大,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)作单位,它们之间的换算关系为:
1F=1000000μF、1μF=1000nF、1nF=1000pF
若电容器的电容量为常数,这样的电容称为线性电容。忽略损耗的电容器可视为线性电容。若电容器的电容量不为常数,这样的电容称为非线性电容。
4、电容器的实际应用
不同的绝缘介质可构成不同的电容器常用的填充绝缘介质有陶瓷、云母、塑料薄膜、空气和纸质等。电子设备或仪器中有许多电容器,电力系统中也有许多电力电容器。实际电容器的理想化电路模型称为电容元件。
电感和电容,电阻和电容,常常是成对出现,LC谐振电路就是电感线圈和电容的组合,最经典的应用时老式收音机调台,就是一个铁氧磁棒缠绕的线圈,线圈两端接的是可调电容,调节电容的容量,来改变谐振的频率,达到收听的电台的频率。