在電路中使用三種類型的被動(dòng)元件：電阻器、電感器和電容器。被動(dòng)元件意味著這些元件在電壓或電流波動(dòng)時(shí)，其行為變化較小。其他元件被稱為有源元件，對(duì)電壓和電流的反應(yīng)是非線性的。二極管、晶體管和熱電子閥是有源元件的例子。電阻器、電感器和電容器根據(jù)用途有不同的樣式和類型。

電阻器

電阻器阻礙電流的流動(dòng)，更具體地說(shuō)，阻礙電流的流動(dòng)。在此過(guò)程中，電阻器會(huì)導(dǎo)致電壓下降并散發(fā)熱量。如果產(chǎn)生的熱量足夠多，電阻器會(huì)發(fā)出白熾光。電阻器的主要用途包括：

·限制電流流動(dòng)

·產(chǎn)生電壓降(PD)

·產(chǎn)生熱量

·產(chǎn)生光

電阻器由一定長(zhǎng)度的導(dǎo)體組成，有時(shí)會(huì)纏繞成線圈或排成網(wǎng)格，以便散熱。在電子學(xué)中，電阻器的功率可以小到1/8瓦，尺寸僅為2毫米乘1.5毫米。微電子學(xué)中甚至有更小的電阻器，而較大的電阻器可以根據(jù)制造商的要求變得更大。

電阻器是從電力中產(chǎn)生熱量的最常見(jiàn)方法，幾乎你能想到的每一個(gè)電熱源都是基于電阻器的。電烤箱、烤爐、爐灶、取暖器、熱水系統(tǒng)，甚至浴室的熱燈都是基于電阻器的原理。

高功率電阻器在電力生成、分配、高壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。接地電阻器在工業(yè)電力系統(tǒng)中起到接地的作用，允許控制故障電流以保護(hù)設(shè)備。動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻器專為高熱和高功率場(chǎng)景設(shè)計(jì)，在物料搬運(yùn)設(shè)備、電梯、扶梯、起重機(jī)、電源逆變器和工業(yè)驅(qū)動(dòng)中至關(guān)重要。負(fù)載銀行在測(cè)試不間斷電源、發(fā)電機(jī)和備用發(fā)電系統(tǒng)時(shí)發(fā)揮重要作用，應(yīng)用虛擬負(fù)載以評(píng)估電源性能。

電氣照明正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命，白熾燈正被弧光燈和發(fā)光二極管取代。基于托馬斯·愛(ài)迪生的白熾燈的電氣照明，其大部分能量以熱量而非光的形式損失，使其在今天的節(jié)能需求下顯得效率太低。

電阻器在電子學(xué)和某些電氣應(yīng)用中調(diào)節(jié)電流流動(dòng)。操作者有時(shí)可以更改某些設(shè)置，例如放大器中的音量和音調(diào)。在這種情況下，一個(gè)可調(diào)的“變阻器”或“電位器”通常安裝在前面板上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)電阻值。

電感器

電感器是一種展示感應(yīng)特性的元件，這意味著它在導(dǎo)體周圍的空間中產(chǎn)生電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)是儲(chǔ)存的能量，電感器可以稍后將其以電流的形式釋放。每個(gè)導(dǎo)體同時(shí)也是一個(gè)電感器，盡管通常磁效應(yīng)較弱。因此，電感器也是一種電磁鐵。

通常，電感器是由線圈構(gòu)成，有時(shí)纏繞在鐵等磁性材料的核心上。

當(dāng)電流增加時(shí)，電感器以電磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存電流，并在電流減少時(shí)將其釋放。因此，電感器通常用于平滑電流值，這稱為“過(guò)濾”，在這種情況下，電感器稱為“扼流圈”。

單獨(dú)的電感線圈稱為“螺線管”。如果螺線管中有一個(gè)可移動(dòng)的磁芯，稱為“鉛錘”，給螺線管通電將拉動(dòng)鉛錘進(jìn)入磁場(chǎng)的中心。這是最著名的電磁效應(yīng)，通常用于提供機(jī)械力。

螺線管可以磁性吸引鐵心以操作一組觸點(diǎn)。這些觸點(diǎn)可以用于操作另一個(gè)電路，從而控制更大的電流。螺線管開(kāi)關(guān)也可以操作一系列電路，每個(gè)電路都有自己的螺線管開(kāi)關(guān)。這種電路曾用于電報(bào)通信以轉(zhuǎn)發(fā)消息，因此螺線管開(kāi)關(guān)成為繼電器或繼電器開(kāi)關(guān)。

當(dāng)電流流過(guò)電感器時(shí)，會(huì)生成通過(guò)其他線圈部分的磁場(chǎng)，導(dǎo)致線圈內(nèi)的電壓。這種感應(yīng)電壓會(huì)抵消原始電流流動(dòng)。只有在場(chǎng)與繞組之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種情況才會(huì)發(fā)生，因此僅在首次施加或移除電流時(shí)短暫發(fā)生。

當(dāng)電流持續(xù)變化時(shí)，例如在交流電流中，磁場(chǎng)會(huì)不斷變化，任何附近的線圈都會(huì)發(fā)電。這被稱為變壓器效應(yīng)或互感。

將導(dǎo)體穿過(guò)磁場(chǎng)，或?qū)⒋艌?chǎng)經(jīng)過(guò)導(dǎo)體，也會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電壓。這一效應(yīng)被應(yīng)用于發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)。

變壓器用于將電壓從一個(gè)水平轉(zhuǎn)換到另一個(gè)水平。它通過(guò)將電能轉(zhuǎn)化為磁能，再將磁能轉(zhuǎn)化為不同繞組數(shù)目的電能，生成適合需求的電壓，例如，電池充電器可以將主電源的230伏轉(zhuǎn)換為大約12伏的電池電壓。

為高電流設(shè)計(jì)的電感器通常具有由絕緣導(dǎo)線構(gòu)成的單繞組，能夠有效地儲(chǔ)存能量并調(diào)節(jié)電流流動(dòng)。這種設(shè)計(jì)確保了即使在電流變化時(shí)，也能始終如一地向設(shè)備提供可靠的電流。

這些高電流電感器在各種應(yīng)用中至關(guān)重要，例如太陽(yáng)能逆變器、HVAC逆變器和服務(wù)器電源。此外，雙向、串聯(lián)和光伏逆變器通常依賴高功率電感器。它們?cè)谶@些應(yīng)用中的重要性在于能夠提升整體性能，通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：

·過(guò)濾低電流波動(dòng)

·散熱

·儲(chǔ)存能量

·提高效率

電容器

電容器是儲(chǔ)存電荷的設(shè)備。雖然電感器以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存電流，電容器則以靜電場(chǎng)的形式儲(chǔ)存電壓。

電容器根據(jù)制造商和用途有多種尺寸和形狀。電容器由兩個(gè)導(dǎo)電表面構(gòu)成，中間隔著絕緣體，以便在這兩個(gè)表面之間儲(chǔ)存靜電場(chǎng)。

因此，電容器是一種在電壓高時(shí)儲(chǔ)存電能并在電壓低時(shí)釋放電能的設(shè)備。電容器通常用于電源中，以消除高電壓沖擊并在整流后平滑電壓。電容器還用于單相電動(dòng)機(jī)中，以幫助其啟動(dòng)并達(dá)到全扭矩。雖然電感器在電路中常見(jiàn)，但電容器在電子電路中更為常見(jiàn)。

電容器通常根據(jù)其電容值和最大電壓額定值進(jìn)行評(píng)級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)的電容單位是法拉(F)。常見(jiàn)的汽車電容器通常以微法拉(μF)為單位，等于一百萬(wàn)分之一法拉。這個(gè)值可能會(huì)在電容器上標(biāo)明。常見(jiàn)電容器是由陶瓷、塑料或電解材料制成的。

在實(shí)際應(yīng)用中，電容器使用薄金屬片(通常是鋁)作為電極。電極之間的高電阻材料可以是蠟紙、油浸紙或化學(xué)電解質(zhì)。在空調(diào)和制冷服務(wù)中，兩種常見(jiàn)的電容器類型是油浸電容器和電解電容器。

油浸電容器通過(guò)與交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組串聯(lián)使用來(lái)提高電動(dòng)機(jī)的扭矩。當(dāng)應(yīng)用需要電容器持續(xù)在線路時(shí)，它們也會(huì)被使用。另一方面，電解電容器在高功率交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路中找到應(yīng)用，以便在小空間內(nèi)提供高電容。這些電容器通常用于間歇性使用。

電容器，單獨(dú)或與電阻器結(jié)合，可以形成RC(電阻-電容)網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)在過(guò)濾、直流阻斷、解耦和耦合相移電路中有應(yīng)用。

被動(dòng)元件的要點(diǎn)

深入理解被動(dòng)元件對(duì)從事電子學(xué)的工程師至關(guān)重要。憑借其電阻值，電阻器控制電流流動(dòng)，將其限制在電路所需的特定水平。當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電感器會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)致自感反對(duì)電流流動(dòng)的變化，使其能夠在能量?jī)?chǔ)存和過(guò)濾應(yīng)用中發(fā)揮作用。

另一方面，電容器以電場(chǎng)的形式在其電極之間儲(chǔ)存電能，便于在電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)存、過(guò)濾和耦合等功能。理解這些被動(dòng)元件的技術(shù)細(xì)微差別使工程師能夠根據(jù)需求優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇，以實(shí)現(xiàn)最佳性能、效率和可靠性，適用于眾多電子應(yīng)用。