无源设备是电子电路的主要构建模块,如果没有它们,这些电路将完全无法工作或变得不稳定。
那么什么是无源设备。无源设备或组件不会产生能量,但可以存储或消散能量。无源器件是电子器件中使用的主要元件,如电阻器,电感器,电容器和变压器,它们共同构成任何电气或电子电路。
顾名思义,无源元件电子元件不需要任何形式的电源来运行,不像“有源器件”,如晶体管,运算放大器和集成电路,需要以某种方式为其供电。
作为无源器件,无源器件不为电路提供增益,放大或方向性,而是提供衰减,因为它们总是具有小于1的增益,单位。因此,无源器件不能产生,振荡或放大电信号。
无源器件可单独使用或在电路内连接在一起,可以串联或并联组合来控制复杂的电路或信号,产生相移信号或提供某种形式的反馈,但它们不能将信号乘以一个以上,因为它们没有功率增益。
事实上,无源器件在电气或电子设备中消耗功率电路因为它们像衰减器那样起作用,不像有源元件产生电路或为电路供电。
无源器件的元件值,如欧姆电阻或法拉电容值总是正值(即> 0)虽然某些元件可能具有负系数,但从不消极。
无源器件是双向元件,即它们可以在电路内以任何方式连接,除非它们具有特定的极性标记,如电解电容。它们两端电压的极性由从正极到负极的常规电流确定。
在电路理论和电路分析中,无源器件通常被称为电气元件,所以让我们简单介绍一下三种最常见的基本无源电气元件,即电阻,电容和电感。
电阻
电阻器是一个无源元件,可阻止电流流过它。与电流流动相反的量称为电阻器的电阻,并用符号“ r ”表示。电阻是衡量电子在电路中流过特定路径的容易程度或难度的指标,表示为以欧姆为单位的值。
一欧姆是当一安培的电流流过其端子上有一伏电阻的电阻时产生的电阻值。然后,电阻器的电阻可以根据电阻器上的电压降和流过电阻器的电流来定义,这与欧姆定律有关:
电阻器
其中:r是电阻,v是电阻两端的电压,i是流过电阻器的电流。在电阻器中电压和电流之间的这种关系称为vi关系在直流和交流电路中都是线性的。
电阻器吸收的功率表示为:
理想的电阻会消耗电能,而不会将其作为电荷或磁能存储。
电感
电感具有符号“ l ”并且以henries(h)测量的>是用于以电磁场的形式存储能量的元素。只要时变电流 i(t)不断流过电感,电磁能就存储在线圈的匝内。
自感, l 是电感的特性,它反对由比例常数定义的电流变化,线圈中产生的电压与流过它的电流相对于时间的变化率成正比。
电感 h3>
电感器是另一种可以存储或传递能量但无法产生能量的无源器件。理想的电感器是无损耗的,这意味着它可以无限期地存储能量,因为没有能量作为热量损失。电感器呈现出直流电流的低阻抗路径和交流电流的高阻抗路径。被称为感抗的电感器的阻抗随频率而变化,在理想的电感器中,ac正弦波的电流滞后电压90 o 。
然后我们可以定义电感, l 衡量电感器对电流变化的“电阻”, l 值越大,电流变化率越低。与电阻一样,电感始终是正值。
电容
我们的最终无源器件是电容器。与以磁性方式存储其能量的电感器不同,电容器将其能量静电存储为其板上的电荷。电容器由两个或多个导电板构成,导电板由介电材料隔开。电容,“ c ”是电容器的特性,它反对电压上的任何电压变化,由比例常数定义,因为流过它的电流与电压变化率成正比。它与时间有关。
电容器
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平行板电容器的电容是存储在其板上的电荷量q与其板上的电压v之比,以法拉为单位测量,符号(c),即c = q / v。电容器为ac信号提供低阻抗路径,但会阻止dc。被称为容性电容的电容器的阻抗随频率而变化,并且在理想电容器中,ac正弦波的电压滞后电流90 o 。与电阻一样,电容始终为正值。
对于只有一个无源元件的简单电路,无论是电阻,电感还是电容,我们都可以总结出如下特性:
无源电路元件
其中: x l 表示感抗, x c 表示交流电容的容抗吨。
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