在電路中使用三種類型的被動元件：電阻器、電感器和電容器。被動元件意味著這些元件在電壓或電流波動時，其行為變化較小。其他元件被稱為有源元件，對電壓和電流的反應是非線性的。二極管、晶體管和熱電子閥是有源元件的例子。電阻器、電感器和電容器根據用途有不同的樣式和類型。

電阻器

電阻器阻礙電流的流動，更具體地說，阻礙電流的流動。在此過程中，電阻器會導致電壓下降并散發熱量。如果產生的熱量足夠多，電阻器會發出白熾光。電阻器的主要用途包括：

·限制電流流動

·產生電壓降(PD)

·產生熱量

·產生光

電阻器由一定長度的導體組成，有時會纏繞成線圈或排成網格，以便散熱。在電子學中，電阻器的功率可以小到1/8瓦，尺寸僅為2毫米乘1.5毫米。微電子學中甚至有更小的電阻器，而較大的電阻器可以根據制造商的要求變得更大。

電阻器是從電力中產生熱量的最常見方法，幾乎你能想到的每一個電熱源都是基于電阻器的。電烤箱、烤爐、爐灶、取暖器、熱水系統，甚至浴室的熱燈都是基于電阻器的原理。

高功率電阻器在電力生成、分配、高壓系統和控制系統等多個領域都有應用。接地電阻器在工業電力系統中起到接地的作用，允許控制故障電流以保護設備。動態制動電阻器專為高熱和高功率場景設計，在物料搬運設備、電梯、扶梯、起重機、電源逆變器和工業驅動中至關重要。負載銀行在測試不間斷電源、發電機和備用發電系統時發揮重要作用，應用虛擬負載以評估電源性能。

電氣照明正在經歷一場革命，白熾燈正被弧光燈和發光二極管取代。基于托馬斯·愛迪生的白熾燈的電氣照明，其大部分能量以熱量而非光的形式損失，使其在今天的節能需求下顯得效率太低。

電阻器在電子學和某些電氣應用中調節電流流動。操作者有時可以更改某些設置，例如放大器中的音量和音調。在這種情況下，一個可調的“變阻器”或“電位器”通常安裝在前面板上，通過旋轉的旋鈕來調節電阻值。

電感器

電感器是一種展示感應特性的元件，這意味著它在導體周圍的空間中產生電磁場。電磁場是儲存的能量，電感器可以稍后將其以電流的形式釋放。每個導體同時也是一個電感器，盡管通常磁效應較弱。因此，電感器也是一種電磁鐵。

通常，電感器是由線圈構成，有時纏繞在鐵等磁性材料的核心上。

當電流增加時，電感器以電磁場的形式儲存電流，并在電流減少時將其釋放。因此，電感器通常用于平滑電流值，這稱為“過濾”，在這種情況下，電感器稱為“扼流圈”。

單獨的電感線圈稱為“螺線管”。如果螺線管中有一個可移動的磁芯，稱為“鉛錘”，給螺線管通電將拉動鉛錘進入磁場的中心。這是最著名的電磁效應，通常用于提供機械力。

螺線管可以磁性吸引鐵心以操作一組觸點。這些觸點可以用于操作另一個電路，從而控制更大的電流。螺線管開關也可以操作一系列電路，每個電路都有自己的螺線管開關。這種電路曾用于電報通信以轉發消息，因此螺線管開關成為繼電器或繼電器開關。

當電流流過電感器時，會生成通過其他線圈部分的磁場，導致線圈內的電壓。這種感應電壓會抵消原始電流流動。只有在場與繞組之間存在相對運動時，這種情況才會發生，因此僅在首次施加或移除電流時短暫發生。

當電流持續變化時，例如在交流電流中，磁場會不斷變化，任何附近的線圈都會發電。這被稱為變壓器效應或互感。

將導體穿過磁場，或將磁場經過導體，也會在導體中產生電壓。這一效應被應用于發電機和交流發電機。

變壓器用于將電壓從一個水平轉換到另一個水平。它通過將電能轉化為磁能，再將磁能轉化為不同繞組數目的電能，生成適合需求的電壓，例如，電池充電器可以將主電源的230伏轉換為大約12伏的電池電壓。

為高電流設計的電感器通常具有由絕緣導線構成的單繞組，能夠有效地儲存能量并調節電流流動。這種設計確保了即使在電流變化時，也能始終如一地向設備提供可靠的電流。

這些高電流電感器在各種應用中至關重要，例如太陽能逆變器、HVAC逆變器和服務器電源。此外，雙向、串聯和光伏逆變器通常依賴高功率電感器。它們在這些應用中的重要性在于能夠提升整體性能，通過以下方式實現：

·過濾低電流波動

·散熱

·儲存能量

·提高效率

電容器

電容器是儲存電荷的設備。雖然電感器以磁場的形式儲存電流，電容器則以靜電場的形式儲存電壓。

電容器根據制造商和用途有多種尺寸和形狀。電容器由兩個導電表面構成，中間隔著絕緣體，以便在這兩個表面之間儲存靜電場。

因此，電容器是一種在電壓高時儲存電能并在電壓低時釋放電能的設備。電容器通常用于電源中，以消除高電壓沖擊并在整流后平滑電壓。電容器還用于單相電動機中，以幫助其啟動并達到全扭矩。雖然電感器在電路中常見，但電容器在電子電路中更為常見。

電容器通常根據其電容值和最大電壓額定值進行評級。標準的電容單位是法拉(F)。常見的汽車電容器通常以微法拉(μF)為單位，等于一百萬分之一法拉。這個值可能會在電容器上標明。常見電容器是由陶瓷、塑料或電解材料制成的。

在實際應用中，電容器使用薄金屬片(通常是鋁)作為電極。電極之間的高電阻材料可以是蠟紙、油浸紙或化學電解質。在空調和制冷服務中，兩種常見的電容器類型是油浸電容器和電解電容器。

油浸電容器通過與交流電動機的啟動繞組串聯使用來提高電動機的扭矩。當應用需要電容器持續在線路時，它們也會被使用。另一方面，電解電容器在高功率交流電動機的啟動電路中找到應用，以便在小空間內提供高電容。這些電容器通常用于間歇性使用。

電容器，單獨或與電阻器結合，可以形成RC(電阻-電容)網絡。這些網絡在過濾、直流阻斷、解耦和耦合相移電路中有應用。

被動元件的要點

深入理解被動元件對從事電子學的工程師至關重要。憑借其電阻值，電阻器控制電流流動，將其限制在電路所需的特定水平。當電流通過時，電感器會產生磁場，導致自感反對電流流動的變化，使其能夠在能量儲存和過濾應用中發揮作用。

另一方面，電容器以電場的形式在其電極之間儲存電能，便于在電子系統中實現能量儲存、過濾和耦合等功能。理解這些被動元件的技術細微差別使工程師能夠根據需求優化設計選擇，以實現最佳性能、效率和可靠性，適用于眾多電子應用。