绝缘体

一文详解分析计算电路必须掌握的几个参数

发布时间:2024/12/16 16:08:13   
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在阅读本文之前,先回顾一下在《电工基础知识:电荷、电离、电路、电流和电流强度详解,赶紧收藏》一文中所介绍的“电路”这个概念:电路就是由电源、负载和中间环节组成的电流通路。

在电工学或实际工作中,分析、计算电路或负载的时候,不是将电动机、灯泡等直接表示出来,而是用能够代表负载特性的电阻、电感、电容这些电路元件来表示的,电阻、电感、电容也是组成各种电子电路的基本元件。

配电电路电子电路

电阻、电容、电感是最基本的电工、电子元件,它们几乎出现在所有电工、电子电路中,应用范围及其广泛。

本文主要分享电阻、电容、电感方面的基本知识。

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一、负载及其特性

负载就是用电器、用电设备等。如:电炉、灯泡、电动机、电冰箱、电容器......等等,在电路中,不同的负载会表现出不同的特性,这些特性主要表现是发热、电磁、电场等,这些对应地可以用电阻R、电感L和电容C等电路单独或几种特性的组合来表征。如:一般情况下,电炉是发热设备,用电阻R来表示;电容器是储存电场能的设备或元件,用电容C表示;线圈是储存磁能的设备或元件,用电感L表示,而电动机包含了发热和磁能,可以用电阻R、电感L的组合来表征。

二、电阻器

1、电阻器的定义

汽车在公路上行驶时,由于地面的摩檫力、风的阻力、前方车辆的阻挡等等,都会给行车带来阻碍。同理,虽然金属属于导体容易导电,但电流在导体中流过时,定向运动的自由电子与导体内的原子核发生依然会碰撞而受到阻碍,将电能转化为热能或其他不可逆形式的能量。这种导体对电流的阻碍能力称为电阻。

电阻是实际电路中耗能特性的抽象与反映。耗能是指元件吸收电能转换为其他形式能量的过程,是不可逆的。电阻只能吸收和消耗电路中的能量,不可能给出能量,不同的电阻元件或负载,其能耗水平是不一样的。

物理学或电工学上,把具有一定几何形状的、用一定材料制成的、在电路中起阻碍电流作用、会产生耗能发热现象的元器件称为电阻器,简称电阻。

电阻器是一种最基本、最常用的电工、电子元件。

不仅电阻器有电阻,几乎所有的导体都有电阻,比如金属导线、白炽灯泡、电烙铁等用电设备都是具有电阻的元件(有的电阻就是直接用金属导线绕成的)。

2、电阻的图形符号和文字符号

电阻的文字符号为“R”,图形符号见下图:

电阻的图形符号

3、电阻的单位

电阻的单位是欧姆,简称欧,用符号“Ω”表示。电阻的常用单位还有kΩ(千欧)和MΩ(兆欧),它们的换算关系为:

1kΩ=Ω、1MΩ=kΩ

1Ω的物理意义为:设加在某导体两端的电压为1V,产生的电流为1A,则该导体的电阻则为1Ω。

4、电阻的实际应用

物理学或电工学中的电阻的意义非常广泛,除了电阻器、白炽灯、电热器等可视为电阻外,电路中导线和负载上产生的热损耗通常也归结于电阻。

三、电感器

1.电感器的定义

实际电路中除了存在耗能特性,还存在磁场、磁能特性,电感是实际电路中建立磁场、储存磁能特性的抽象和反映。

物理学或电工学上,把用导体材料绕成的线圈、在电路中起中建立磁场、储存磁能作用的元器件称为电感器,简称电感。

电感结构示意图

一个电感可以是一匝线圈,也可以是多匝线圈。电感元件在电路中只进行能量交换,不消耗能量。

实际电感器的绕组是由导线绕制的,除了具有电感外,总有一定的电阻。在电路分析计算过程中,可以将其理想化、忽略电阻。

2、电感的图形符号和文字符号

电感的图形符号和文字符号如下图所示,其中文字符号为“L”。

电感的图形符号和文字符号

3、电感的单位

电感L的标准单位是亨利(H),实用中比亨利(H)还小的单位有毫亨(mH)、微亨(μH)。它们的换算关系是:

1H=mH、1mH=μH

空心电感线圈分为空芯和带铁芯的,其中空心电感线圈的电感量L为常数,可视为线性电感;铁心线圈的电感量L不为常数,可视为非线性电感。

4、电感的实际应用

日常生活中常见的电机、变压器、电抗器等电气设备内部都含有电感器(线圈),收音机的接收电路、电视机的高频头等电子设备也都含有电感器。

四、电容器

1、电容器的定义

实际电路中除了存在耗能特性、磁场和磁能特性,还存在电场特性,电容是实际电路中建立电场、储存电能特性的抽象与反映。

把两块导体中间夹着绝缘介质、在电路中起中建立电场、储存电能作用的元器件称为电容器,简称电容。

电容结构示意图

与电感器相似,电容器在电路中只进行能量交换,不消耗能量。

2、电容的图形符号和文字符号

电容的图形符号和文字符号如下图所示,其中文字符号为“C”。

电容的图形符号和文字符号

3、电容的单位

电容的标准单位是法拉(F),在实用中“法拉”的单位太大,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)作单位,它们之间的换算关系为:

1F=000μF、1μF=nF、1nF=pF

若电容器的电容量为常数,这样的电容称为线性电容。忽略损耗的电容器可视为线性电容。若电容器的电容量不为常数,这样的电容称为非线性电容。

4、电容器的实际应用

不同的绝缘介质可构成不同的电容器常用的填充绝缘介质有陶瓷、云母、塑料薄膜、空气和纸质等。电子设备或仪器中有许多电容器,电力系统中也有许多电力电容器。实际电容器的理想化电路模型称为电容元件,

今天有关电路中的几个常用元件:电阻、电容、电感方面的知识分享到此为止,如果觉得对您的工作有所帮助,就请点个赞、收藏起来吧!请

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