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电学基础:电阻、电感和电容

电阻器的几个例子。电阻将能量转换成热能并将其耗散。彼得·马蒂斯,科罗拉多大学,

电子电路几乎是当今生活中所有技术进步的组成部分。电视、收音机、 ... 和计算机立即浮现在脑海中,但电子产品也被用于汽车、厨房用具、医疗设备和工业控制。这些器件的核心是有源元件,或是电子控制电子流的电路元件,如半导体。然而,如果没有比半导体早几十年的更简单的无源元件,这些器件就无法工作。与有源元件不同,无源元件,如电阻器、电容器和电感器,不能用电子信号来控制电子流。顾名思义,“电阻”

,电阻是一种电子元件,它能阻止电路中电流的流动。金属如银或铜中的“电阻”

高导电率,因此低电阻率,电子能够自由地从一个原子跳到另一个原子,而电阻很小。

根据超物理理论,电路元件的电阻定义为外加电压与流过它的电流之比,乔治亚州立大学物理与天文学系主办的物理资源网站。电阻的标准单位是欧姆,它是以德国物理学家乔治西蒙欧姆命名的。它被定义为电流为1安培、电压为1伏的电路中的电阻。电阻可以用欧姆定律来计算,欧姆定律规定电阻等于电压除以电流,或R=V/I(通常写为V=IR),其中R是电阻,V是电压,I是电流。

电阻通常分为固定电阻或可变电阻。定值电阻器是一种简单的无源元件,在其规定的电流和电压范围内总是具有相同的电阻。它们的电阻值范围很广,从小于1欧姆到几百万欧姆。

可变电阻是简单的机电设备,如音量控制和调光开关,当你转动一个旋钮或移动一个滑动控制装置时,它改变一个电阻的有效长度或有效温度。

一个由安装在电路板上的铜线制成的电感器的例子。电感

电感器是一种电子元件,由一圈导线组成,电流通过线圈,产生磁场。电感的单位是亨利(H),以美国物理学家约瑟夫·亨利(Joseph henry)的名字命名,他与英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)同时独立发现了电感。一亨利是当电流以每秒1安培的速度变化时,产生1伏特电动势(来自能源的电压力)所需的电感量。

电感在有源电路中的一个重要应用是,它们倾向于阻止高频信号,同时允许低频信号振荡过去了。注意,这是电容器的相反功能。将电路中的两个元件结合起来,可以选择性地过滤或产生几乎任何所需频率的振荡。

随着集成电路(如微芯片)的出现,电感变得越来越不常见,因为3D线圈在2D印刷电路中极难制造。科罗拉多大学博尔德分校的物理学教授迈克尔杜布森(Michael Dubson)说,由于这个原因,微电路的设计不需要电感,而是使用电容器来达到基本相同的效果。

几个电容器的例子。电容器储存电荷。(科罗拉多大学彼得·马蒂斯)电容

电容是一种装置储存电荷的能力,因此,电

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