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电阻、电容、电感、电子电路中的三巨头

 随缘6779 2018-05-24

电路中应用最广泛的基础电子元件莫过于电容、电阻、电感了,它们个性鲜明,单打独斗是武林高手,团结合作是如虎添翼,电路中既是朋友,又是敌人,用爱恨交加概括它们的关系再合适不过了。

一、电阻,符号为R,单位为欧姆(Ω)

1.最基本的特点是能够消耗电能,将电能干掉,变成了热量;焦耳定律Q=I2Rt就是指的电阻的热效应;这个性质有利有弊,有利的地方就是可以用来做加热器具,比如我们常用的热水器,也可以做成熔断器做短路保护,不利的地方就是能够使设备发热、散失能量甚至着火等;

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2.主要应用就是分压、分流、限流,为其它有源元件提供合适的工作电压、电流;这个功能我们在初中就学过了,不过到现在只要你是抓挖电的,始终还离不开它的这个简单而又强大的功能;这个功能也有利有弊,有利的地方就不用说了,不利的地方,就是输电线路上它的降压功能导致线路上有损耗,导致受电端电压低;因此需要使用铜线、需要高压输电,目的就是降低线损;

3.其对通过的电流有阻碍作用,这就是大名鼎鼎的电阻,加在其上的电压与电流之间符合欧姆定律关系;这个我们已经非常熟悉了;

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4.它对交流电、直流电一视同仁,加在其上的电压与电流是同相关系,也就是电压的变化和电流的变化一致;这一点和电容、电感不一样,这是其重要特点;

电阻、电容、电感、电子电路中的三巨头

5.表征其特点的主要参数是标称阻值、额定功率、允许误差等,当然还有其它参数,实践中使用不多就不提了,这三个是应用最多的,选择电阻时必须考虑的;

6.不同的电阻之间可以串联、并联、混联,根据需要灵活使用;

二、电容,符号C,单位法拉(F)

1.最基本的功能就是充放电,具有储能功能,它对电压的变化有阻碍作用,也就是上面的电压不能突变,这个性质很重要,电路中经常用到;它和电阻不一样,它不消耗电能,就像是水杯一样将电能储存起来,需要的时候再释放出来,这个功能确实很猛的;

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2.最基本的性质就是隔直通交,就是直流电通不过,交流电可以通过,看人下菜,广泛应用在耦合、旁路、滤波、选频、移相等电路中;

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3.加在其上的交流电压滞后于电流90°,也就是电压和电流相差四分之一个周期达到最大或零值;

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4.和电阻一样其也对交流电流有阻碍作用,表征其大小的物理量叫做容抗,容抗与电容、交流电频率成反比。形式上与欧姆定律相似;

5.表征其特点的主要参数有标称容值、耐压、绝缘电阻;

6.其和电阻一样也有降压功能,可以组成降压电路;这种电路中小家电电路中非常普遍,原因是一种电容量较大、耐压较高、体积较小的CBB电容的出现,推动了电容降压电路的应用;

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7.和电阻一样电容也可以串联、并联,甚至混联;不过混联复杂了,因为需要考虑耐压问题,也没有必要搞这个,因为各种电容很丰富,称斤卖;

三、电感 符号L,单位亨(H);1.最基本的性质就是能够产生自感电动势,和电容一样也具有储能作用,它也不消耗能量,它是对电流的变化有阻碍作用;这个功能厉害,只要有电感就有自感电动势,这个有利也有弊;

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2.广泛应用在滤波、选频等电路中,加在其上的交流电压超前于电流90°,

3.和电阻、电容一样,对交流电也有阻碍作用,表征其大小的物理量叫做感抗,感抗与电感、交流电频率成正比。表征其特点的主要参数是电感、额定电流;

4.其和电阻、电容一样也具有降压功能,因此也可以用作降压电路;

5.和电阻、电容一样,可以串联、并联;

四、电阻+电容

1.在电容充放电电路中,电阻充当的角色是限制其充放电的快慢,二者结合起来就是RC时间常数τ,其值越大充放电越慢,但青山遮不住,毕竟东流去,其上的电压最终还是达到充电电压或放电到零。

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2.电阻和电容可以串联也可以并联,串联以后组成了低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF);

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.3.二者配合起来,起到了移相作用,所谓移相就是输入电压与输出电压的相位不一致,可以超前也可以滞后,利用这个功能可以组成RC振荡电路:超前移相式振荡电路,滞后移相式振荡电路,RC桥式振荡电路等;

4.RC电路并联后就形成了非常常见的旁路电容,对交流电来说相当于短路,学过无线电知识的人都知道调频里面有个预加重、去加重技术也是RC串联、并联的应用。数字电路中的微分电路、积分电路就是这种形式的应用;

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五、电阻+电感 单个的电感叫做纯电感,但实际上这种电感是不存在的,实际的都是电阻+纯电感,它们之间的结果是电压不在超前于电流90°,而是一个角度,也就是和电容一样,移相了,由于这个相位角不好控制,因此移相一般采用RC,电感主要用在滤波、选频上;

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六、电容+电感,可以组成串联、并联电路。这两个是对着干的冤家对头,如果串联起来,两个电压相位相反,抵消一部分或全部,如果是并联,电流相位相反,也是抵消到一部分或全部;这种是理想的情况,是为下面的第七做铺垫。

电阻、电容、电感、电子电路中的三巨头

七、电阻+电容+电感,可以组成串联、并联电路,这个比较接地气,实际当中就是这样子的;

1.串联后,电容、电感上的电压相位相反,抵消一部分或全部,总阻抗降低;当二者一致时,全部抵消,组成了赫赫有名的串联谐振电路,广泛应用在收音机输入电路中;

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2.并联电路,可以抵消到一部分电流,电流较小,阻抗较大,当全部抵消时,就是如雷贯耳的LC并联谐振电路。在感性负载旁并联电容可以提高电路的功率因数,可以用下图来说明。

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