资讯

历史

科技

环境与自然

成长

游戏

财经

文学与艺术

美食

健康

家居

文化

情感

汽车

三农

军事

旅行

运动

教育

生活

星座命理

电路元件基本知识详解

创作时间:

作者:

@小白创作中心

电路元件基本知识详解

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/kk1kk2kk3kk4/article/details/137967487

本文是一篇关于电路元件基本知识的详细讲解，内容涵盖了电阻、电容、电感、独立电源和受控电源等基本电路元件的符号、单位、电磁特性、功率与能量等方面的知识。文章结构清晰，内容详实，适合对电路原理感兴趣的读者阅读。

1 电阻元件

注意，这里的电阻元件指的线性二端电阻**，也就是，即端口电压和电源成比例的二端元件，满足欧姆定律（R=U/I）**

1.1 符号

1.2 单位：Ω

1.3 电磁特性

所谓电磁特性，指的是端口u-i的特性

u-i关联，端口特性方程：u = Ri
u-i非关联，端口特性方程：u = -Ri

当R=0时，u=0，短路

另外，还有一个概念叫电导，记为G，G = 1/R

这里补充，什么叫作关联？u,i均有参考方向，这个参考方向是人为设置的（不一定是实际方向），当这两个参考方向一致时，我们称为关联，否则称为非关联。

1.4 功率与能量

1.4.1 功率p

下面是以关联关系进行的分析

p = ui = Ri^2 = Gu^2

R>0,则P>0
R<0,则p<0,实际发出

实际为吸收功率，无源元件，耗能元件

1.4.2 能量w

∫ − ∞ t p ( x ) d x \int_{-∞}^{t}p(x)dx∫−∞tp(x)dx，是功率对时间的积分

2 电容元件

注意，此节研究的依然是线性的电容元件，即电荷q和电压u成正比

符号表示：C
单位：F（法）

2.1 简介

我们初中和高中听说的电容器就是就是电容元件，电容器是由两块用介质绝缘的电导体构成的，能存储电荷和电场能

2.2 构成原理

2.3 电路符号

2.4 电磁特性

q-u

q = C u q=Cuq=C**u

电容：

C = ε S d C = \frac{εS}{d}C=d**εS

S为两块极板的正对面积，d为极板之间的距离

2.5 U-I关系

还是设关联关系前提下

i = d q d t = C d u d t i = \frac{dq}{dt}=C \frac{du}{dt}i=dtdq=Cdtd**u

u ( t ) = 1 C ∫ − ∞ t i ( t ) d t u(t)=\frac{1}{C} \int_{-∞}^{t}i(t)dtu(t)=C1 ∫−∞t i(t)dt

可以看到,i是和电压随时间的变化率有关的，成正比关系

同时，从第一个式子我们可以看出，i的表达式是一个微分方程，说明电容器是一个动态元件，第二个式子是i关于t的一个积分方程，说明电容是一个记忆元件

同时，因为在直流电路中（电压u为常数），此时du=0，电容相当于开路/断路

2.6 储能

下面依旧是按照u-i为关联关系的情况下进行分析

w ( t ) = ∫ − ∞ t p ( t ) d t = ∫ − ∞ t u ( t ) i ( t ) d t = ∫ − ∞ t u ( t ) C d u ( t ) d t d t = 1 2 C u 2 ( t ) ∣ − ∞ t w(t)=\int_{-∞}{t}p(t)dt=\int_{-∞}{t}u(t)i(t)dt=\int_{-∞}{t}u(t)C\frac{du(t)}{dt}dt=\frac{1}{2}Cu{2}(t)|_{-∞}^{t}w(t)=∫−∞tp(t)dt=∫−∞tu(t)i(t)dt=∫−∞tu(t)Cdtdu(t)dt=21C**u2(t)∣−∞t

假设 u(- ∞ ）= 0，有w>=0,则说明电容是无源元件,任一时刻t，电容储能：w = 1 2 C u 2 ( t ) w = \frac{1}{2}Cu^{2}(t)w=21 C**u2(t)

3 电感元件

我们之前所说的线圈，对，就是那种导线绕城，能存储磁场能，的线圈，其实就是一个电感元件

符号表示：L
单位：H、mH…

3.1 电感线圈原理示意图

3.2 电路符号

3.3 电磁特性

电感元件的电磁特性用磁链和电流的关系来表示。ψ-i

线圈中的电流在线圈中激发产生磁场（magnetic field),从而在线圈中形成与电流相交链的磁通φ(flux)

电流i和磁通量φ之间遵守右手螺旋法则。与每匝线圈所交链的磁通量之和称之为该线圈的磁链，记为ψ

公式：

ψ = L i ψ=Liψ=L**i

3.4 u-i 关系（端口特性）

还是以关联关系分析

u = d ψ d t = L d i d t u = \frac{dψ}{dt}=L\frac{di}{dt}u=dtdψ=Ldtd**i

可以看出，u和磁通量的变化率或者说电流的变化率有关，说明电感元件是动态元件

i ( t ) = 1 L ∫ − ∞ t u ( x ) d x i(t)=\frac{1}{L}\int_{-∞}^{t}u(x)dxi(t)=L1∫−∞tu(x)dx

可以看出，电流是关于积分方程的表达式，说明电感是一个记忆元件

在直流电路（电流i为常数，di=0)，此时电感相当于短路

以t0为计时起点：

i ( t ) = 1 L ∫ − ∞ t u ( x ) d x = i ( t 0 ) + 1 L ∫ t 0 t u ( x ) d x i(t)=\frac{1}{L}\int_{-∞}{t}u(x)dx=i(t0)+\frac{1}{L}\int_{t0}{t}u(x)dxi(t)=L1∫−∞tu(x)dx=i(t0)+L1∫t0tu(x)dx

3.5 储能

关联关系下，电感元件吸收的总能量：

w ( t ) = ∫ − ∞ t p ( x ) t x = ∫ − ∞ t u ( x ) i ( x ) d x = 1 2 L i 2 ( x ) ∣ − ∞ t w(t)=\int_{-∞}{t}p(x)tx=\int_{-∞}{t}u(x)i(x)dx=\frac{1}{2}Li{2}(x)|_{-∞}{t}w(t)=∫−∞tp(x)tx=∫−∞tu(x)i(x)dx=21L**i2(x)∣−∞t

假设i(-∞）=0，则w>0

任一时刻t，电感储能：

w ( t ) = 1 2 L i 2 ( t ) w(t)=\frac{1}{2}Li^{2}(t)w(t)=21 L**i2(t)

储能对比