1、电阻元件
在图1中,u和i的参考方向相同,根据欧姆定律得出
(1)
电阻元件的参数
称为电阻,它具有对电流起阻碍作用的物理性质。
将式(1)两边乘以i,并积分之,则得
(2)
上式表明电能全部消耗在电阻元件上,转换为热能。
(a) | (b) | |
图1 电阻元件 | 图2 电感元件 |
2、电感元件
图2所示是一电感元件(线圈),其上电压为u。当通过电流i时,将产生磁通 ,它通过每匝线圈。如果线圈有N匝,则电感元件的参数
(3)
称为电感或自感。线圈的匝数N愈多,其电感愈大;线圈中单位电流产生的磁通愈大,电感也愈大。
电感的单位是亨[利](H)或(mH)。磁通的单位是韦[伯](Wb)。
当电感元件中磁通 或电流i发生变化时。则在电感元件中产生的感应电动势为
并根据基尔霍夫电压定律可写出
或
(4)
当线圈中通过恒定电流时,其上电压u为零,故电感元件可视作短路。
将式(4)两边乘以i,并积分之,则得
(5)
上式表明当电感元件中的电流增大时,磁场能量增大;在此过程中电能转换为磁能,即电感元件从电源取用能量。 就是电感元件中的磁场能量。当电流减小时,磁场能量减小,磁能转换为电能,即电感元件向电源放还能量。可见电感元件不消耗能量,是储能元件。
3、电容元件
图3电容元件 |
电容元件(图3)的参数
(6)
称为电容,它的单位是法[拉](F)。由于法[拉]的单位太大,工程上多采用微法(uF)或皮法(pF)。 。
当电容元件上电荷量q或电压u发生变化时,则在电路中引起电流
(7)
上式是在u和i的参考方向相同的情况下得出的,否则要加一负号。
当电容元件两端加恒定电压时,其中电流i为零,故电容元件可视作开路。
将式(7)两边乘以u,并积分之,则得
(8)
上式表明当电容元件上的电压增高时,电场能量增大;在此过程中电容元件从电源取用能量(充电)。 就是电容元件中的电场能量。当电压降低时,这电场能量减小,即电容元件想电源放还能量(放电)。可见电容元件也是储能元件。
这里所讲的都是线性元件。R,L和C都是常数,即相应的u和i, 和i及q和u之间都是线性关系。