电容器和电感器都是电路元件,它们都反对电路中电流的变化。电容器和电感器的主要区别在于电容器以电场的形式储存能量,而电感器以磁场的形式储存能量。
电容器是一种能以电场的形式储存能量的装置。电容器最简单的形式是由两个平行的导电板组成,它们之间用绝缘体(一种“介电”物质)隔开。
Structure of a capacitor
当电容器连接到电路上时,多余的电荷会积聚在电容器的极板上。两个极板获得相同数量的相反电荷。结果,电场在极板上形成。
Capacitance is defined as the ratio of charge stored in the plate of a capacitor to the potential difference across the capacitor.
If the parallel plates have a surface area each, and they are separated by a distance with a dielectric with a permittivity between them, then the capacitance of the plates is given by
The energy stored in a capacitor with a capacitance when it has a potential difference across it is given by:
如果电容器与直流电路中的电阻器串联,当电路接通时,电流将流动。然而,当电荷积聚在电容器上时,电容器上形成的电位差与驱动电流的电位差相反。由于电容器的电位差增大,电流呈指数衰减,最终电流停止流动。如果将电容器连接到交流电路上,则电容电抗会导致电流引导电动势。
电感器是一种能以磁场的形式储存能量的装置。电感器最简单的形式是一个线圈导体。
Several different types of inductors
When an inductor is connected to an electric circuit, a current flows through the coils in the conductor. Since magnetic fields form around moving charges, a magnetic field forms inside the coil. If the magnetic flux through the coil is given by , and if the coil has turns and the current flowing around the coil is then the inductance is given by:
The magnetic energy stored in an inductor with inductance carrying a current is given by:
如果一个电感器与一个电阻串联在一个直流电路上,当电路接通,电流开始在电感器的线圈中流动时,线圈上的磁通量就会发生变化。根据法拉第定律和伦茨定律,电感器上会产生一个反电势,以阻止电流的增加。当开关刚打开时,反对力量更强,但随着电流变化率的降低,反对力量变弱。最终,稳定的电流在电路中流动。如果直流电路被切断,当通过电感器线圈的电流下降时,线圈上的磁场又有一个变化率,因此电感器应该反对电流的减少。下图显示了这些电流变化是如何发生的:
An inductor in a DC circuit
当一个电感器连接到交流电路上时,感应电抗使电流滞后于电动势。
电容器以电场的形式储存能量。
电感器以磁场的形式储存能量。
当一个电容器和一个电阻串联在一个直流电路中,电路接通时,电流起初很高,但随后以指数形式降为零。
在直流电路中,当一个电感与一个电阻器串联并接通时,最初电流很小,但随着时间的推移,电流会增加。
当一个电容器被加到一个交流电路中时,它使电流领先于电动势。
如果在交流电路中加一个电感器,电流就会滞后于电动势。
没有电流通过电容器的极板。
然而,电流通过电感器中的线圈。
Image Courtesy:
“Schematic of a parallel plate capacitor with a dielectric spacer…” by Papa November (self-made SVG version of Image:Dielectric.png, incorporating Image:Capacitor schematic.svg as its base.) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Comm***
“电子元件-各种小电感器”由我(照片)[CC by-SA 3.0],通过维基媒体共享
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