電路基礎系列：交流電路篇-17 交流電路中的無(wú)源元件

無(wú)源元件是那些只會(huì )減少施加在它們身上的電功率而不會(huì )增加它的電路器件

電路和電子電路是由許多不同的元件連接在一起形成一個(gè)完整的閉合電路。任何電路中使用的三個(gè)主要無(wú)源元件是：電阻器，的電容器以及電感器. 所有這三種無(wú)源元件都有一個(gè)共同點(diǎn)，它們限制電流流過(guò)電路，但方式截然不同。

電流可以?xún)煞N方式之一流過(guò)電路。如果它只朝一個(gè)穩定的方向流動(dòng)，就被歸類(lèi)為直流電（DC）。如果電流在兩個(gè)方向上來(lái)回交替，則被歸類(lèi)為交流電（AC）。盡管交流電路中的無(wú)源元件在電路中表現出阻抗，但它們的行為與直流電路中的非常不同。

無(wú)源元件消耗電能，因此不能增加或放大施加在其上的任何電信號的功率，這僅僅是因為它們是無(wú)源的，因此其增益總是小于1。電氣和電子電路中使用的無(wú)源元件可以以無(wú)限多的方式連接，如下所示，這些電路的操作取決于其不同電氣特性之間的相互作用。

其中：R是電阻，C是電容，L是電感。

無(wú)論是直流還是交流電路中使用的電阻器，無(wú)論電源頻率如何，電阻值總是相同的。這是因為電阻器被歸類(lèi)為具有寄生特性的純電阻器，例如無(wú)限電容C=∞和零電感L=0。對于電阻電路來(lái)說(shuō)，電壓和電流總是同相的，所以任何時(shí)刻消耗的電能都可以通過(guò)電壓乘以該時(shí)刻的電流來(lái)計算。

另一方面，電容器和電感器有不同類(lèi)型的交流電阻電抗 , (XL和XC). 電抗也會(huì )阻礙電流的流動(dòng)，但是對于一個(gè)電感器或電容器來(lái)說(shuō)，電抗的數量并不是固定的，就像電阻具有固定的電阻值一樣。電感器或電容器的電抗值取決于電源電流的頻率以及元件本身的直流值。

以下是交流電路中常用的無(wú)源元件及其相應的方程式，可以用來(lái)找出它們的值或電路電流。注意，理論上完美的（純）電容器或電感器沒(méi)有任何電阻。然而，在現實(shí)世界中，無(wú)論多小，它們總會(huì )有一些電阻值。

電阻器–電阻器調節、阻礙或設置通過(guò)特定路徑的電流，或通過(guò)電流在電路中施加電壓降低。電阻有一種形式的阻抗，簡(jiǎn)單地稱(chēng)為電阻（R），電阻的電阻值以歐姆（Ω）為單位。電阻器可以是固定值或可變值（電位計）。

電容器-電容器是一個(gè)組件，它有能力或“容量”以電荷的形式存儲能量，就像一個(gè)小電池。電容器的電容值以法拉F為單位測量。在直流時(shí)，電容器具有無(wú)限（開(kāi)路）阻抗，（XC），而在非常高的頻率下，電容器具有零阻抗（短路）。

電感器–電感器是一個(gè)線(xiàn)圈，通過(guò)線(xiàn)圈的電流直接在其內部或中心磁芯內產(chǎn)生磁場(chǎng)。電感器的電感值以亨利，H為單位進(jìn)行測量。在直流時(shí)，電感器的阻抗為零（短路），而在高頻時(shí)，電感器的阻抗為無(wú)限（開(kāi)路）（XL）。

交流電路中的無(wú)源元件可以串聯(lián)在一起形成RC、RL和LC電路，如圖所示。

交流電路中的無(wú)源元件也可以并聯(lián)連接在一起，形成RC、RL和LC電路，如圖所示。

交流電路中的所有三個(gè)無(wú)源元件也可以串聯(lián)和并聯(lián)連接在一起，如下所示。

我們在上面已經(jīng)看到，由于頻率的影響，交流電路中的無(wú)源元件與直流電路中的無(wú)源元件有很大的不同（?）。在純電阻電路中，電流與電壓同相。在純電容電路中，電容器中的電流超前電壓90度，而在純電感電路中，電流滯后電壓90度。

在交流電路中，電流流過(guò)無(wú)源元件的阻力稱(chēng)為：電阻，R表示電阻，容性電抗XC表示電容器和 感性電抗XL表示電感器。電阻和電抗的結合稱(chēng)為阻抗。

在串聯(lián)電路中，通過(guò)電路元件的電壓的相量和等于電源電壓，而在并聯(lián)電路中，流過(guò)每個(gè)支路并因此流過(guò)每個(gè)電路元件的電流的相量和等于電源電流。

對于并聯(lián)和串聯(lián)RLC電路，當電源電流與電源電壓“同相”時(shí)，電路諧振發(fā)生為XL=XC。串聯(lián)諧振電路稱(chēng)為接收器電路。并聯(lián)諧振電路稱(chēng)為抑制電路。