無(wú)源器件指南

無(wú)源器件是電子電路的主要構建模塊，沒(méi)有它們，這些電路要么根本無(wú)法工作，要么會(huì )變得不穩定。

那么什么是無(wú)源器件？無(wú)源器件或組件不產(chǎn)生能量，但可以存儲或耗散能量。無(wú)源器件是電子學(xué)中使用的主要組件，如電阻器、電感器、電容器和變壓器，這些組件是構建任何電氣或電子電路所必需的。

顧名思義，無(wú)源組件是不需要任何形式的電力來(lái)運行的電氣組件，這與“有源器件”如晶體管、運算放大器和集成電路不同，這些有源器件需要以某種方式供電才能工作。

由于是無(wú)源的，無(wú)源器件不會(huì )為電路提供增益、放大或方向性，而是提供衰減，因為它們的增益總是小于一（單位增益）。因此，無(wú)源器件不能生成、振蕩或放大電信號。

無(wú)源器件可以單獨使用或在電路中連接在一起，無(wú)論是串聯(lián)還是并聯(lián)組合，以控制復雜電路或信號，產(chǎn)生信號相移或提供某種形式的反饋，但它們不能將信號乘以大于一的倍數，因為它們沒(méi)有功率增益。

事實(shí)上，無(wú)源器件在電氣或電子電路中消耗功率，因為它們像衰減器一樣工作，而有源元件則生成或為電路提供功率。

無(wú)源器件的組件值，如歐姆電阻或法拉電容，總是正值（即>0），盡管某些組件可能具有負系數。

無(wú)源器件是雙向組件，即它們可以在電路中以任何方向連接，除非它們有特定的極性標記，如電解電容器。它們上的電壓極性由從正極到負極的常規電流流動(dòng)決定。

在電路理論和電路分析中，無(wú)源器件通常被稱(chēng)為電氣元件，因此讓我們簡(jiǎn)要看一下三種最常見(jiàn)的無(wú)源電氣元件，即電阻、電容和電感。

電阻器作為無(wú)源器件

電阻器是一種無(wú)源組件，它阻礙電流通過(guò)。阻礙電流流動(dòng)的程度稱(chēng)為電阻器的電阻，用符號“R”表示。電阻是衡量電子在電路中通過(guò)特定路徑的難易程度的量度，并以歐姆為單位表示。

一歐姆是當一安培電流通過(guò)兩端電壓為一伏特的電阻器時(shí)產(chǎn)生的電阻值。然后，電阻器的電阻可以根據電阻器上的電壓降和通過(guò)電阻器的電流來(lái)定義，如歐姆定律所述：

電阻器

無(wú)源器件是電阻

其中：R是電阻，V是電阻器上的電壓，I是通過(guò)電阻器的電流。這種電壓和電流之間的關(guān)系稱(chēng)為電阻器中的V-I關(guān)系，在直流和交流電路中都是線(xiàn)性的。

電阻器吸收的功率表示為：

電阻器中的功率

理想的電阻器會(huì )耗散電能而不將其存儲為電荷或磁能。

電感器作為無(wú)源器件

電感，符號為“L”，以亨利（H）為單位測量，是用于以電磁場(chǎng)形式存儲能量的元件。只要時(shí)變電流i(t)繼續通過(guò)電感器，電磁能量就會(huì )存儲在線(xiàn)圈的匝中。

自感L是電感器的一個(gè)屬性，它阻礙電流的任何變化，定義為與線(xiàn)圈中生成的電壓成正比的常數，該電壓與通過(guò)它的電流隨時(shí)間的變化率成正比。

電感器

無(wú)源器件是電感

電感器是另一種無(wú)源器件，可以存儲或傳遞能量但不能生成能量。理想的電感器是無(wú)損的，意味著(zhù)它可以無(wú)限期地存儲能量，因為沒(méi)有能量以熱的形式損失。電感器對直流電流呈現低阻抗路徑，對交流電流呈現高阻抗路徑。

電感器的阻抗稱(chēng)為感抗，隨頻率變化，在理想電感器中，交流正弦波的電流滯后電壓90度。

然后我們可以將電感L定義為電感器對電流變化的“阻力”的度量，L值越大，電流變化率越低。與電阻一樣，電感始終為正值。

電容器作為無(wú)源器件

我們最后的無(wú)源器件是電容器。與以磁方式存儲能量的電感器不同，電容器以靜電方式存儲能量，作為其板上的電荷。電容器由兩個(gè)或多個(gè)導電板組成，這些板由介電材料分隔。

電容“C”是電容器的一個(gè)屬性，它阻礙其兩端電壓的任何變化，定義為與通過(guò)它的電流成正比的常數，該電流與其兩端電壓隨時(shí)間的變化率成正比。

電容器

無(wú)源器件是電容

平行板電容器的電容是其板上存儲的電荷量Q與其兩端電壓V的比值，以法拉（C）為單位測量，即C=Q/V。電容器對交流信號呈現低阻抗路徑，但會(huì )阻擋直流。

電容器的阻抗稱(chēng)為容抗，隨頻率變化，在理想電容器中，交流正弦波的電壓滯后電流90度。與電阻一樣，電容始終為正值。

對于僅包含一個(gè)無(wú)源組件的簡(jiǎn)單電路，無(wú)論是電阻器、電感器還是電容器，我們可以總結它們的特性如下：

無(wú)源電路元件

其中：XL表示交流電路中的感抗，XC表示容抗。