電阻的運作遵從歐姆定律 R=V/I,主要功能為穩定電路中的電壓或電流,當電壓固定時,電阻可穩定電流;當電流固定時,電阻可穩定電壓。電阻因消耗電能釋放熱能,故可以做為加熱用途。也有某些電阻能對應不同的環境變化造成自身電阻值改變,如熱敏電阻、光敏電阻等等。
常見的電阻及其電路符號表示
可變電阻電路符號表示
常見的電感及其電路符號表示
電感的運作主要是藉由電磁感應現象來達成電能轉磁能,由Lenz's law可知,當導線內部電流改變時,會產生電動勢來抵抗電流改變。通常應用於電源的閥門或變壓器等等。
電容主要功能為儲存電能,其儲存的電荷量(Q)、電容量(C)以及電位差(V)的關係式為:C=Q/V,當一電容器其兩端電位差為一伏特,且其儲存的電荷量為一庫倫時,則此電容器的電容量為一法拉(F),通常電容器的電容量以mF、uF、nF表示。主要應用於濾波、降噪等等。
常見的電容
電容的電路符號表示
電容充電完畢後,開始放電,當電流流經電感時,消耗電能,產生磁能;當電容放電完畢時,由於冷次定律得知,當電流改變時,電感會抵抗其發生改變,進而消耗磁能,轉換為電能。在理想電路中,由於線路內不含電阻,所以能量消耗為零,電路內部的電動勢做簡諧震盪。
原理與LC諧振電路相似,但RLC阻尼震盪電路中,包含了電阻R,產生能量喪失,直至最後消耗至零。
可由右邊克希荷夫迴路定理求得電荷q的一般解
當電阻R相當小,β平方 < ω0平方,當電流經過電阻來回震盪時,將電能轉換為熱能,所以震幅隨時間遞減。此時ω1 = √(ω0^2-β^2 ) 為震盪角頻率,q*e^(-βt) 為震幅大小,隨時間以指數函數遞減。
當 t = 1/β 時,振盪的軌跡降為原始的 1/e,這段時間稱為時間常數τ;當 t =(ln2)/β 或t = τ ln2 時,振幅則會降至原來的一半,因此稱這段時間為半衰期 T_1/2。其中 T_1/2與β之間的關係式為:
T_1/2 = (ln2)/β = 0.693/β = 0.693τ
當電阻R足夠大,β平方 = ω0平方,此時q = qmax * e^(-βt) * cos(φ ),因此電路不在震盪,只有震幅隨著時間增加而遞減。
當電阻R過大,β平方 > ω0平方,此時稱其為過阻尼震盪。
次阻尼震盪 臨界阻尼震盪 過阻尼震盪
LC電路運作原理