電路基礎(chǔ)系列：交流電路篇-17 交流電路中的無源元件

無源元件是那些只會(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)主要無源元件是：電阻器，的電容器以及電感器. 所有這三種無源元件都有一個(gè)共同點(diǎn)，它們限制電流流過電路，但方式截然不同。

電流可以兩種方式之一流過電路。如果它只朝一個(gè)穩(wěn)定的方向流動(dòng)，就被歸類為直流電（DC）。如果電流在兩個(gè)方向上來回交替，則被歸類為交流電（AC）。盡管交流電路中的無源元件在電路中表現(xiàn)出阻抗，但它們的行為與直流電路中的非常不同。

無源元件消耗電能，因此不能增加或放大施加在其上的任何電信號(hào)的功率，這僅僅是因?yàn)樗鼈兪菬o源的，因此其增益總是小于1。電氣和電子電路中使用的無源元件可以以無限多的方式連接，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。

無論是直流還是交流電路中使用的電阻器，無論電源頻率如何，電阻值總是相同的。這是因?yàn)殡娮杵鞅粴w類為具有寄生特性的純電阻器，例如無限電容C=∞和零電感L=0。對(duì)于電阻電路來說，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電壓乘以該時(shí)刻的電流來計(jì)算。

另一方面，電容器和電感器有不同類型的交流電阻電抗 , (XL和XC). 電抗也會(huì)阻礙電流的流動(dòng)，但是對(duì)于一個(gè)電感器或電容器來說，電抗的數(shù)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源元件及其相應(yīng)的方程式，可以用來找出它們的值或電路電流。注意，理論上完美的（純）電容器或電感器沒有任何電阻。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，無論多小，它們總會(huì)有一些電阻值。

電阻器–電阻器調(diào)節(jié)、阻礙或設(shè)置通過特定路徑的電流，或通過電流在電路中施加電壓降低。電阻有一種形式的阻抗，簡單地稱為電阻（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(jì)）。

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(chǔ)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)，電容器具有無限（開路）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)線圈，通過線圈的電流直接在其內(nèi)部或中心磁芯內(nèi)產(chǎn)生磁場。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)，電感器的阻抗為無限（開路）（XL）。

交流電路中的無源元件可以串聯(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，交流電路中的無源元件與直流電路中的無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，電流流過無源元件的阻力稱為：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(jié)合稱為阻抗。

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

對(duì)于并聯(lián)和串聯(lián)RLC電路，當(dāng)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)諧振電路稱為接收器電路。并聯(lián)諧振電路稱為抑制電路。