在電路中使用三種類型的被動元件：電阻器、電感器和電容器。被動元件意味著這些元件在電壓或電流波動時，其行為變化較小。其他元件被稱為有源元件，對電壓和電流的反應(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，更具體地說，阻礙電流的流動。在此過程中，電阻器會導(dǎo)致電壓下降并散發(fā)熱量。如果產(chǎn)生的熱量足夠多，電阻器會發(fā)出白熾光。電阻器的主要用途包括：

·限制電流流動

·產(chǎn)生電壓降(PD)

·產(chǎn)生熱量

·產(chǎn)生光

電阻器由一定長度的導(dǎo)體組成，有時會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)生熱量的最常見方法，幾乎你能想到的每一個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。動態(tài)制動電阻器專為高熱和高功率場景設(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)動中至關(guān)重要。負(fù)載銀行在測試不間斷電源、發(fā)電機(jī)和備用發(fā)電系統(tǒng)時發(fā)揮重要作用，應(yīng)用虛擬負(fù)載以評估電源性能。

電氣照明正在經(jīng)歷一場革命，白熾燈正被弧光燈和發(fā)光二極管取代?；谕旭R斯·愛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。操作者有時可以更改某些設(shè)置，例如放大器中的音量和音調(diào)。在這種情況下，一個可調(diào)的“變阻器”或“電位器”通常安裝在前面板上，通過旋轉(zhuǎn)的旋鈕來調(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。電磁場是儲存的能量，電感器可以稍后將其以電流的形式釋放。每個導(dǎo)體同時也是一個電感器，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，有時纏繞在鐵等磁性材料的核心上。

當(dāng)電流增加時，電感器以電磁場的形式儲存電流，并在電流減少時將其釋放。因此，電感器通常用于平滑電流值，這稱為“過濾”，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可移動的磁芯，稱為“鉛錘”，給螺線管通電將拉動鉛錘進(jìn)入磁場的中心。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電路，從而控制更大的電流。螺線管開關(guān)也可以操作一系列電路，每個電路都有自己的螺線管開關(guān)。這種電路曾用于電報(bào)通信以轉(zhuǎn)發(fā)消息，因此螺線管開關(guān)成為繼電器或繼電器開關(guān)。

當(dāng)電流流過電感器時，會生成通過其他線圈部分的磁場，導(dǎo)致線圈內(nèi)的電壓。這種感應(yīng)電壓會抵消原始電流流動。只有在場與繞組之間存在相對運(yùn)動時，這種情況才會發(fā)生，因此僅在首次施加或移除電流時短暫發(fā)生。

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

將導(dǎo)體穿過磁場，或?qū)⒋艌鼋?jīng)過導(dǎo)體，也會在導(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水平轉(zhuǎn)換到另一個水平。它通過將電能轉(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，能夠有效地儲存能量并調(diào)節(jié)電流流動。這種設(shè)計(jì)確保了即使在電流變化時，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。它們在這些應(yīng)用中的重要性在于能夠提升整體性能，通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

·過濾低電流波動

·散熱

·儲存能量

·提高效率

電容器

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

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

因此，電容器是一種在電壓高時儲存電能并在電壓低時釋放電能的設(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機(jī)中，以幫助其啟動并達(dá)到全扭矩。雖然電感器在電路中常見，但電容器在電子電路中更為常見。

電容器通常根據(jù)其電容值和最大電壓額定值進(jìn)行評級。標(biāo)準(zhǔn)的電容單位是法拉(F)。常見的汽車電容器通常以微法拉(μF)為單位，等于一百萬分之一法拉。這個值可能會在電容器上標(biāo)明。常見電容器是由陶瓷、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。

油浸電容器通過與交流電動機(jī)的啟動繞組串聯(lián)使用來提高電動機(jī)的扭矩。當(dāng)應(yīng)用需要電容器持續(xù)在線路時，它們也會被使用。另一方面，電解電容器在高功率交流電動機(jī)的啟動電路中找到應(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)在過濾、直流阻斷、解耦和耦合相移電路中有應(yīng)用。

被動元件的要點(diǎn)

深入理解被動元件對從事電子學(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，將其限制在電路所需的特定水平。當(dāng)電流通過時，電感器會產(chǎn)生磁場，導(dǎo)致自感反對電流流動的變化，使其能夠在能量儲存和過濾應(yīng)用中發(fā)揮作用。

另一方面，電容器以電場的形式在其電極之間儲存電能，便于在電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)能量儲存、過濾和耦合等功能。理解這些被動元件的技術(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。