1、電阻元件
在圖1中,u和i的參考方向相同,根據(jù)歐姆定律得出
(1)
電阻元件的參數(shù)
稱為電阻,它具有對電流起阻礙作用的物理性質(zhì)。
將式(1)兩邊乘以i,并積分之,則得
(2)
上式表明電能全部消耗在電阻元件上,轉(zhuǎn)換為熱能。
(a)
(b)
圖1 電阻元件
圖2 電感元件
2、電感元件
圖2所示是一電感元件(線圈),其上電壓為u。當通過電流i時,將產(chǎn)生磁通 ,它通過每匝線圈。如果線圈有n匝,則電感元件的參數(shù)
(3)
稱為電感或自感。線圈的匝數(shù)n愈多,其電感愈大;線圈中單位電流產(chǎn)生的磁通愈大,電感也愈大。
電感的單位是亨[利](h)或(mh)。磁通的單位是韋[伯](wb)。
當電感元件中磁通 或電流i發(fā)生變化時。則在電感元件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
并根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出
或
(4)
當線圈中通過恒定電流時,其上電壓u為零,故電感元件可視作短路。
將式(4)兩邊乘以i,并積分之,則得
(5)
上式表明當電感元件中的電流增大時,磁場能量增大;在此過程中電能轉(zhuǎn)換為磁能,即電感元件從電源取用能量。 就是電感元件中的磁場能量。當電流減小時,磁場能量減小,磁能轉(zhuǎn)換為電能,即電感元件向電源放還能量??梢婋姼性幌哪芰?,是儲能元件。
3、電容元件
圖3電容元件
電容元件(圖3)的參數(shù)
(6)
稱為電容,它的單位是法[拉](f)。由于法[拉]的單位太大,工程上多采用微法(uf)或皮法(pf)。 。
當電容元件上電荷量q或電壓u發(fā)生變化時,則在電路中引起電流
(7)
上式是在u和i的參考方向相同的情況下得出的,否則要加一負號。
當電容元件兩端加恒定電壓時,其中電流i為零,故電容元件可視作開路。
將式(7)兩邊乘以u,并積分之,則得
(8)
上式表明當電容元件上的電壓增高時,電場能量增大;在此過程中電容元件從電源取用能量(充電)。 就是電容元件中的電場能量。當電壓降低時,這電場能量減小,即電容元件想電源放還能量(放電)。可見電容元件也是儲能元件。
這里所講的都是線性元件。r,l和c都是常數(shù),即相應(yīng)的u和i, 和i及q和u之間都是線性關(guān)系。