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什么是无源元件?无源元件有哪些?

时间:2022-04-16 22:16 浏览:76次 电工技术 什么 无源元件 哪些

什么是无源元件?无源元件有哪些?

一般来说,电路中普遍存在着电能的消耗、电场和磁场能量的储存和转换过程用来表征这两种物理特性的元件本身不产生电能,故称为无源文件。它们是电阻、电容和电感元件。

一 、电阻元件:<?XML:NAMESpACE pREFIX = O />

是实际电阻器的理想化模型。常用的实际电阻器有金属模电阻器、碳模电阻器、线绕电阻器、白炽灯、电炉等。其电路符号如图所示:

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电阻元件的端电压与通过它的电流成正比: 即满足欧姆定律,R称为元件的电阻,单位是Ω伏安特性见。如果某电阻元件的伏安特性曲线不是通过坐标原点的一条直线,我们就称之为非线性电阻元件。 为电导,单位:西门子、西(S)。

在电压和电流的关联参考方向下,任何时刻电阻元件吸收的功率为:

由上式可见,由于R、G都为常数,故p 与 成正比,并总是大于或等于零。这就说明在任何时刻电阻元件绝不可能发出电能,而是将吸收的电能全部转化成其他非电能量(如热能、光能等)消耗掉,因此它总是一种耗能元件。

二、电容元件

实际电容器的理想化模型。常用的实际电容器有纸介电容器、瓷介电容器、云母电容器等。电容器是一种储能元件,储存的是电场能量。设电容极板上充有电荷q,端电压为U,则电容器的电容为

单位:法拉(F)

线性电容的电路符号

如果把电容元件的电荷q和端电压u取为平面内的两坐标轴而画出的电荷q与电压u的关系曲线就称为该电容元件的库伏特性。若某电容元件的库伏特性是通过坐标原点的一条直线,如图所示。

在U,i为关联参考方向的前提下,有: 。如果U恒定,则为开路,i=0.

电容元件吸收的功率:

从0-t时间内,吸收的电能:

设t=0时刻电容元件原有电压u(0)为零,则上式为

上式表明,电容元件储存的电场能量与其端电压有关。当电压增高时,储存的电场能量增加,电容元件从电源吸收能量,相当于被充电;当电压降低时,储存的电场能量减少,电容元件释放能量,相当于放电。(diangon/版权所有)由此可见,电容元件只有储存电场能量的性质而不消耗能量,故称它是一种储能元件;另外,电容元件释放的能量不可能多于它所储存的能量,从这一点看,它又可称为一种无源元件。

三、电感元件

实际电感器的理想化模型。常常把导线绕成线圈的形式,称为电感线圈或电感器。

设线圈的匝数为N,穿过一匝线圈的磁通量为 ,总磁通量为 ,则

式中,L称为电感元件的自感或电感。

和i构成的坐标平面上,可以画出磁通链 与电流i之间d的关系曲线称之为韦安特性曲线如图。如果某电感元件的韦安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,则该电感元件为线性电感元件。

线性电感电路符号为:

电感L的单位为亨利,简称亨(h)磁通 和磁通链 的单位为韦伯(Wb)

由楞次定律得:

对于直流电路:u=0为短路。

电感元件吸收的功率为:

从0--t时间内,电感元件吸收的电能为:

设t=0时刻电感元件原有电流i(0)为零,则上式为

此式表明电感元件储存的磁场能量与其通过的电流有关。当电流增高时,储存的磁场能量增加,电感元件从电源吸收电能并且转化为磁场能量进行储存;,当电流减小时,储存的磁场能量也也相应减少,电感元件释放能量。因此,电感元件只有储存和释放磁场能量的性质而本身不消耗能量,故电感元件同样是一种储能元件。另外,电感元件释放的能量不可能多于它所储存的能量,它仍是一种无源元件。

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