Активный элемент электрической цепи. Активные и пассивные элементы электрической цепи: ключевые отличия и характеристики

Чем отличаются активные элементы электрической цепи от пассивных. Какие компоненты относятся к активным, а какие к пассивным. Как активные и пассивные элементы влияют на работу электрической цепи.

Основные отличия активных и пассивных элементов электрической цепи

Все элементы электрической цепи можно разделить на две большие группы — активные и пассивные. Ключевое отличие между ними заключается в способности генерировать электрическую энергию:

• Активные элементы способны генерировать электрическую энергию и отдавать ее в цепь
• Пассивные элементы не могут генерировать энергию, они только потребляют, накапливают или преобразуют ее

Рассмотрим подробнее характеристики и примеры активных и пассивных элементов.

Активные элементы электрической цепи

Активные элементы являются источниками электрической энергии в цепи. Они способны преобразовывать другие виды энергии в электрическую и отдавать ее в цепь.

Основные свойства активных элементов:

• Генерируют электрическую энергию
• Усиливают мощность сигнала
• Управляют потоком энергии в цепи

К активным элементам относятся:

• Источники напряжения (батареи, аккумуляторы, генераторы)
• Источники тока
• Транзисторы
• Операционные усилители
• Электронные лампы

Пассивные элементы электрической цепи

Пассивные элементы не способны генерировать электрическую энергию. Они могут только потреблять, накапливать или преобразовывать энергию, поступающую от активных элементов.

Основные свойства пассивных элементов:

• Не генерируют электрическую энергию
• Не усиливают мощность сигнала
• Могут накапливать энергию в электрическом или магнитном поле
• Преобразуют электрическую энергию в другие виды (тепловую, механическую)

К пассивным элементам относятся:

• Резисторы
• Конденсаторы
• Катушки индуктивности
• Трансформаторы
• Диоды

Как активные и пассивные элементы влияют на работу цепи?

Активные и пассивные элементы выполняют разные функции в электрической цепи:

• Активные элементы являются источниками энергии, обеспечивающими работу цепи
• Пассивные элементы формируют нужные электрические параметры (сопротивление, емкость, индуктивность)
• Сочетание активных и пассивных элементов позволяет создавать цепи с заданными характеристиками

Рассмотрим подробнее роль некоторых элементов:

Источники напряжения и тока (активные элементы)

Источники напряжения и тока обеспечивают цепь электрической энергией. Без них работа цепи невозможна. Источники задают базовые параметры — напряжение и ток в цепи.

Резисторы (пассивные элементы)

Резисторы ограничивают ток в цепи и создают падение напряжения. С их помощью можно:

• Ограничить ток до нужного значения
• Создать делитель напряжения
• Преобразовать ток в напряжение и наоборот

Конденсаторы и катушки индуктивности (пассивные элементы)

Конденсаторы и катушки индуктивности способны накапливать энергию в электрическом и магнитном поле соответственно. Это позволяет:

• Сглаживать пульсации напряжения и тока
• Создавать частотные фильтры
• Формировать колебательные контуры

Почему важно различать активные и пассивные элементы?

Понимание разницы между активными и пассивными элементами критически важно при проектировании и анализе электрических цепей:

• Позволяет правильно выбрать элементы для решения конкретных задач
• Помогает понять принцип работы схемы
• Необходимо для корректного расчета параметров цепи
• Важно при поиске неисправностей в электронных устройствах

Например, если в схеме усилителя заменить активный элемент (транзистор) на пассивный, усиление сигнала станет невозможным. А при расчете цепи постоянного тока важно учитывать, что конденсаторы и катушки индуктивности ведут себя как разрыв и короткое замыкание соответственно.

Ключевые отличия активных и пассивных элементов

Подведем итог основным отличиям активных и пассивных элементов электрической цепи:

Характеристика	Активные элементы	Пассивные элементы
Генерация энергии	Способны генерировать	Не способны генерировать
Усиление сигнала	Могут усиливать	Не могут усиливать
Энергетический баланс	Отдают энергию в цепь	Потребляют или накапливают энергию
Примеры	Источники питания, транзисторы	Резисторы, конденсаторы, катушки

Понимание этих отличий — основа для грамотного проектирования и анализа электрических цепей.

Часто задаваемые вопросы об активных и пассивных элементах

Могут ли пассивные элементы преобразовывать энергию?

Да, пассивные элементы могут преобразовывать электрическую энергию в другие виды энергии. Например:

• Резистор преобразует электрическую энергию в тепловую
• Катушка индуктивности может преобразовывать электрическую энергию в механическую (в электродвигателях)

Однако пассивные элементы не могут генерировать новую электрическую энергию.

Являются ли диоды активными или пассивными элементами?

Диоды обычно относят к пассивным элементам, так как они не способны усиливать сигнал или генерировать энергию. Однако некоторые виды диодов (например, светодиоды или фотодиоды) иногда рассматривают как активные элементы из-за их способности преобразовывать энергию.

Может ли цепь состоять только из активных или только из пассивных элементов?

Теоретически цепь может состоять только из активных элементов, например, несколько соединенных источников питания. Однако такая цепь не будет выполнять полезной работы.

Цепь из одних пассивных элементов невозможна, так как без источника энергии (активного элемента) в ней не будет тока.

На практике эффективные электрические цепи всегда содержат как активные, так и пассивные элементы.

Активная и пассивная 📙 электрическая цепь

1. Основные определения
2. Активные элементы электроцепей
3. Пассивные элементы электроцепей

Потребители электрической энергии могут соединяться параллельно, последовательно или смешанным способом. При этом для каждого типа соединения действуют определенные законы, которые были сформулированы в свое время учеными Омом и Кирхгофом.

Электрическая схема является графическим изображением электрической цепи в виде символов. Схема является идеализированной цепью и выполняет роль расчетной модели, ее часто называют эквивалентной схемой замещения. В идеальном варианте она должна отображать реальную цепь.

Электрическая цепь — это комплекс элементов, соединенных проводами и образующих путь протекания электрического тока, с целью передачи, распределения и трансформирования электроэнергии.

Для характеристики процессов в электрических цепях используют понятия электродвижущей силы, тока и напряжения.

Электрические цепи, в которых с течением времени ток и напряжение остаются постоянными, называют цепями с постоянным током.

\( {di \over dt}=0\)

\( {du\over dt}=0\)

Главными элементами электрической цепи есть источники и приемники электроэнергии, соединенные проводниками.

В любой электрической цепи есть разные устройства, выполняющие определенные функции. Условно их классифицируют на:

• источники электроэнергии;
• приемники или потребители, трансформирующие электроэнергию в иные виды энергии;
• провода, предназначенные для передачи электроэнергии.

Различают три типа соединения компонентов электрических цепей;

• последовательное;
• параллельное;
• смешанное.

Устройства электрических цепей также делят на активные и пассивные. Рассмотрим их подробнее.

К активным элементам относятся источники электроэнергии.

Источники питания могут быть линейными и нелинейными. Линейные источники обладают линейной внешней характеристикой. Если на клеммах источника питания напряжение постоянно во времени и не зависит от силы тока нагрузки, то такой источник является источником электродвижущей силы.

Базовой характеристикой активных элементов есть их способность вырабатывать и отдавать электрическую энергию. Источники питания являются идеальными, когда в них практически отсутствует потеря электроэнергии, так как их сопротивление и проводимость являются бесконечными величинами.

Если потери внутри источника не компенсируются, он имеет наклонную внешнюю характеристику и называется реальным источником питания.

К пассивным элементам относятся потребители и накопители электроэнергии. Выделяют многополюсную аппаратуру, функционирующую на основе двухполюсников. Активные элементы цепи могут существовать как в зависимом, так и в независимом положении.

Источники питания являются независимыми. Источники тока считаются совершенными элементами с независимым от напряжения на клеммах током и сопротивлением, стремящимся к бесконечности.

Зависимыми элементами являются такие элементы, в которых ток зависит от напряжения, и наоборот. Например, электрические лампы, транзисторы с линейными характеристиками.

К основным пассивным устройствам электрических цепей относят резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы. С помощью этих устройств происходит контроль основных параметров на отдельных участках цепи.

Резисторы считаются идеализированными элементами. Их основным свойством является способность необратимого рассеивания электрической энергии. Зависимость основных параметров резистора выражает закон Ома:

\(u=iR,\)

\(i=Gu,\)

где \(R\) – сопротивление резистора, Ом,

       \(G\) – проводимость резистора, См.

\(R = {1 \over G}\)

Индуктивность катушки является коэффициентом пропорциональности, а емкостные элементы накапливают электрическую энергию.

Линейная емкость определяется по следующей формуле:

\(C = {q \over u}\)

 

1.3. Элементы электрической цепи – В помощь студентам БНТУ – курсовые, рефераты, лабораторные !

Физическими элементами реальной электрической цепи являются резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, трансформаторы, транзисторы и другие компоненты электроники. При изучении электрических цепей реальные элементы заменят их математическими моделями, которые с нужной точностью воспроизводят свойства и параметры физических элементов.

 

Рис. 1.1. Условные обозначения резистивного (а), емкостного (б) и индуктивного (в) элементов.

К пассивным элементам относятся резистивные R, индуктивные L, и емкостные C элементы, условные обозначения которых показаны на рис. 1.1.

Резистивным элементом (рис. 1.1,а) называют такой элемент, который обладает только свойством рассеивания энергии. Математическая модель резистивного элементаR определяется законом Ома, который устанавливает зависимость напряжения u от тока i, протекающего через сопротивление R. Такую зависимость называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ) резистивного элемента и записывают в следующем виде:

, или .                                                    (1.6)

Если в (1.6) u = 1В, i = 1А, то R = 1Ом. Более крупными единицами измерения величины сопротивления являются килоом (1кОм = 103Ом) и мегоом (1мОм = 106Ом). Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью резистора. Она обозначается G и измеряется в сименсах (См). ВАХ для линейного и нелинейного резистивных элементов показаны на рис. 1.2.

Рис. 1.2. ВАХ линейного (а) и нелинейного (б) резистивных элементов.

Согласно уравнению (1.5) мощность, рассеиваемая резистивным элементом в виде тепла, равна:

                                                   (1.7)

Индуктивным элементом (рис. 1.1,б) называется такой элемент электрической цепи, который обладает только свойством накопления энергии магнитного поля. Математической моделью индуктивного элементаL является вебер-амперная характеристика, которая устанавливает зависимость суммарного магнитного потока, образованного в витках катушки, (потокосцепления ψ) от величины протекающего через катушку тока i. Уравнение, описывающее свойства индуктивного элемента имеет вид:

,

.                                                    (1.8)

где w – число витков катушки; n – номер витка, с которым сцеплен поток Фn, L – индуктивность катушки.

Если в (1.8) ψ = 1 вебер (Вб),i = 1А, то L = 1 генри (Гн). Более мелкими единицами измерения индуктивности являются милигенри и микрогенри . (1Гн = 103мГн = 106мкГн).

Согласно закону электромагнитной индукции напряжение на индуктивном элементе пропорционально скорости изменения тока в нем, т.е.

.                                                    (1.9)

Из (1.9) видно, что при i = const u = 0. Следовательно, при включении L в цепь постоянного тока свойства индуктивного элемента эквивалентны коротко замкнутому участку цепи.

Мощность электрических колебаний в индуктивном элементе под действием запасенной энергии согласно (1.4 и 1.5) равна:

,                                                  (1.10)

откуда

.                                          (1.11)

Так как направления напряжения u и тока i могут совпадать и не совпадать, то согласно (1.10) мощность может быть как положительной, так и отрицательной. В первом случае (р > 0) индуктивный элемент потребляет энергию, а во втором случае (р < 0) – отдает. Энергия, запасенная в индуктивном элементе (1.11), всегда положительная.

Емкостным элементом (рис. 1.1,в) называют элемент электрической цепи, обладающий только свойством накапливать энергию электрического поля. Математической моделью емкостного элементаС является вольт-кулоновая характеристика, которая устанавливает зависимость напряжения u от сообщенного емкости C электрического заряда q и определяется выражением:

, или .                                          (1.12)

Если в выражении (1.12) q = 1Кл, u = 1В, то C = 1 Фарада (Ф). Более мелкими единицами измерения емкости являются милифарада (мФ) и микрофарада (мкФ)

1Ф = 103мФ = 1012мкФ.

Согласно (1.1) и (1.12) между током и напряжением на емкости существует связь, определяемая равенством:

.                                                  (1.13)

Из (1.13) видно, что ток в емкостном элементе пропорционален скорости изменения приложенного к нему напряжения. Если u = сonst, то i = 0, следовательно в цепи постоянного тока емкостной элемент по своим свойствам эквивалентен разрыву цепи.

Мощность электрических колебаний в емкостном элементе под действием запасенной в ней энергии к любому моменту времени t определяется выражением:

,                                                  (1.14)

откуда                       

.                                  (1.15)

Так как напряжение u и ток i могут совпадать или не совпадать по направлению, то согласно (1.14) мощность p может быть как положительной, так и отрицательной.

При p > 0 емкостной элемент накапливает энергию, а при p < 0 – отдает. Энергия, запасенная в емкостном элементе к моменту t (1.15) всегда положительна.

В инженерной практике резистивный, индуктивный и емкостной элементы называют сопротивлением, индуктивностью и емкостью.

К активным элементам электрической цепи относятся источники напряжения, источники тока, полупроводниковые приборы (транзисторы), операционные усилители и другие.

Источником напряжения (Рис. 1.3,а и б) называют идеализированный двухполюсный элемент, напряжение на зажимах (полюсах) которого не зависит от протекающего через него тока. Часто источник напряжения называют генератором напряжения и в качестве характеристики используют напряжение или электродвижущую силу генератораuг или eг.

Рис 1.3. Условные обозначения источников напряжения (а-в) и тока (г-д).

Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю и его вольт-амперная характеристика имеет вид, показанный на рис. 1.4,а. сплошной линией. Реальные источники напряжения имеют внутреннее сопротивлениеRг ≠ 0 (Рис. 1.3,в) и его напряжение зависит от параметров подключаемой цепи. ВАХ реального источника напряжения изображена на рис. 1.4,а. пунктирной линией. Тангенс угла наклонаα пропорционален величине внутреннего сопротивления генератора Rг.

Рис. 1.4. ВАХ источников напряжения (а) и тока (б).

Источником тока (рис. 1.3,г) называют идеализированный двухполюсный элемент, ток которого i не зависит от напряжения на его зажимах. Внутренняя проводимость источника тока равна нулю (Rг = ∞) и ВАХ имеет вид, показанный на рис. 1.4,б. сплошной линией. Наличие внутреннего сопротивления реального источника тока учитывается дополнительным включением в его схему проводимостиGг . (см. рис. 1.3,д) Ток, отдаваемый реальным источником, зависит от параметров подключенной цепи и поэтому ВАХ будет иметь угола наклонаα (рис. 1.4,б), тагенс которого пропорционален внутренней проводимости источника Gг.

Полупроводниковые приборы. В зависимости от удельной электропроводимости вещества подразделяются на проводники (σ = 104-103См/м), полупроводники (σ = 102 -10-8См/м) и диэлектрики (σ < 10-8См/м).

Электропроводность полупроводников, как и других твердых тел, определяется направленным движением электронов под действием внешнего электрического поля. Различия электропроводности проводников, полупроводников и диэлектриков обусловлены различиями их энергетических диаграмм, показанных на рис. 1.5, где изображены их зоны проводимости (1), валентные зоны (2) и запрещенные зоны (3).

Рис. 1.5. Энергетические диаграммы проводника (а), полупроводника (б) и диэлектрика (в).

У проводников (рис.1.5,а) запрещенная зона ΔW отсутствует, а зона проводимости (1) и валентная зона (2) частично перекрываются. Поэтому электроны из валентной зоны (2) могут легко переходить в зону проводимости (1). Это определяет хорошую электропроводимость металлов.

В полупроводниках (рис.1.5,б) валентная зона (2) и зона проводимости (1) разделены неширокой запрещенной зоной (ΔW=0.67эВ для Gе, 1эВ=1.6×10-19Дж). Под действием внешних сил (электрического поля, теплового и светового излучения) электроны из валентной зоны (2) могут переходить в зону проводимости (1). При этом в валентной зоне возникают свободные энергетические уровни, которые называютдырками, а в зоне проводимости появляются свободные электроны – электроны проводимости. Этот процесс называют генерацией пар носителей: дырок – p и электронов – n.

Возвращение возбужденных электронов из зоны проводимости в валентную зону, в результате которого пара носителей заряда “электрон-дырка” исчезает, называютрекомбинацией. Генерация и рекомбинация пар носителей заряда происходят одновременно, поэтому в полупроводнике устанавливается динамическое равновесие, определяющее равномерную концентрацию электронов и дырок.

У полупроводников из-за малой ширины запрещенной зоны даже при комнатной температуре наблюдается заметная проводимость. Диэлектрики (рис. 1.5,в) имеют большую ширину запрещенной зоны, поэтому имеют очень малую проводимость.

Приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников называются полупроводниковыми приборами. В этих приборах могут протекать дрейфовый и диффузионный токи.

Дрейфовым называется ток, обусловленный внешним электрическим полем. Этот ток создается за счет направленного движения дырок вдоль поля и электронов– в противоположном направлении.

Диффузионный ток обусловлен перемещением дырок и электронов из области высокой концентрации в область с более низкой концентрацией.

Электропроводность полупроводника зависит от подвижности носителей заряда и их концентрации. Проводимость существенно изменяется при введении примесей в полупроводник. Введение в четырехвалентный полупроводник (германий – Ge или кремний – Si) пятивалентной примеси, например фосфора (Р), позволяет получитьдонорную проводимость (полупроводник n-типа). Введение трехвалентной примеси, например бора (В), позволяет получить полупроводник с акцепторной проводимостью (полупроводник p-типа).

Если на полупроводниковой пластине создать, например, с помощью диффузии, две области проводимостей (одна p-типа, другая n –типа), то между этими областями образуется электронно-дырочный p-n-переход (контакт). Предположим, что p-n-переход образован электрическим контактом областей n- и p-типа с одинаковой концентрацией n и p зарядов (рис. 1.6,а). Вследствие того, что концентрация электронов в n-области выше, чем в p-области, а концентрация дырок в p-области больше, чем в n-области начинается диффузионное движение электронов из n-области в p-область и дырок из p-область n-область.

В процессе диффузии в приграничном слое происходит рекомбинация основных носителей заряда. В результате диффузии и рекомбинации уp-n-перехода образуется обедненный свободными носителями двойной слой пространственного заряда. Приграничная p- область приобретает нескомпенсированный отрицательный заряд, обусловленный отрицательными ионами акцепторной примеси и на рис. 1.6,а обозначен знаками (-). Приграничнаяn-область приобретает нескомпенсированный положительный заряд (+), обусловленный положительными ионами донорной примеси.

Образованный в граничном слое объемный заряд создает внутреннее электрическое поле Ев, направленное от положительного к отрицательному потенциалу заряда, как показано на рис. 1.6,а.

Внутреннее поле Ев является тормозящим для основных носителей заряда и называется потенциальным бартером p-n-перехода. Если к полупроводнику не прикладывается внешнее поле, то потенциальный барьер препятствует движению зарядов и ток через полупроводник не протекает.

Если к полупроводнику приложить прямое напряжение Uпр (плюсом к p-области, а минусом к n-области), то поле Uпр будет направлено встречно полю Eв (см.рис. 1.6а) и при Uпр > Eв потенциальный барьер p-n-перехода, созданный Eв будет скомпенсирован и через полупроводник будет протекать прямой ток Iпр.

Рис. 1.6 Полупроводник p-n-типа (а) м его вольт-амперная характеристика (б) и обозначение диода (в).

Если к полупроводнику приложить обратное напряжение Uобр (плюсом к n-области, а минусом к p-области), то направления  полей Eв и Uобр будут совпадать, что приведет к расширению потенциального барьера и через p-n-переход будет протекать незначительный обратный ток Iобр, который обусловлен движением неосновных носителей зарядов.

Зависимость тока, протекающего через p-n-переход от величины и полярности приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой p-n-перехода (ВАХ).

Аналитическое выражение ВАХ p-n-перехода имеет вид:

,                                          (1.16)

где, Iобр обратный ток p-n-перехода; U – напряжение, приложенное к p-n-переходу; Ut = 26мВ – температурный потенциал p-n-перехода при комнатной температуре. ВАХ p-n-перехода приведена на рис. 1.6,б.

Так как Iпр >> Iобр, то p-n-переход фактически пропускает ток только в одном (прямом) направлении. Приборы, которые содержат один p-n-переход и пропускают ток только в прямом направлении называют полупроводниковыми диодами.

Основной характеристикой полупроводникового диода является его ВАХ (рис. 1.6,б). Условное обозначение диода показано на рис. 1.6,в.

Полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих p-n-перехода, называется биполярным транзистором.

Биполярный транзистор представляет собой монокристалл полупроводника, в котором чередуются три области электронной (n) и дырочной (р) проводимостей. Чередование областей определяет тип транзистора: n-p-n (1.7а) и p-n-p (1.7,б).

Рис. 1.7. Биполярные транзисторы n-p-n-типа (а) и p-n-p-типа (б).

Для подключения к другим элементам и источнику питания транзистор имеет выводы, которые называются коллектором (К), эмиттером (Э) и базой (Б). Ширина базы в сравнении с шириной эмиттера и коллектора очень мала и составляет единицы микрометров.

Биполярный транзистор может находиться в трех основных состояниях:

1. в открытом состоянии, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном;
2. в состоянии насыщения, когда и эмиттерный и коллекторный переходы смещены в прямом направлении;
3. в закрытом состоянии, когда и эмиттерный и коллекторный переходы смещены в обратном направлении.

Если между базой и эмиттером приложено напряжение Uбэ в прямом направлении (рис. 1.8), то потенциальный барьер эмиттерного перехода понижается и его сопротивление уменьшается.

Рис. 1.8. Схема включения биполярного транзистора.

Так как ширина базы меньше диффузионной длины пробега в ней основных носителей, то большинство инжектированных из эмиттера в базу электрических зарядов достигает коллекторного перехода и втягивается в коллектор, создавая ток коллектораIк.

Только незначительная часть электронов рекомбинирует с основными носителями базы (дырками) и обуславливает ток базы Iб.

Таким образом, ток эмиттера есть сумма токов базы и коллектора:

.                                                  (1.17)

Отношение приращения коллекторного тока к приращению эмиттерного тока называется коэффициентом передачи тока эмиттера:

.                                          (1.18)

Схема, изображенная на рис. 1.8 называется схемой с общей базой (ОБ). Возможны еще две основные схемы включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). В каждой из трех основных схем сигнал на общем электроде принимается за нуль, т.е. общий электрод заземлен.

Основными характеристиками транзисторов являются статические выходные характеристики, которые получают экспериментально. Выходная характеристика– это есть зависимость выходного тока транзистора от выходного напряжения. Поскольку для различных схем включения транзистора выходные токи и напряжения различны, то и вид характеристик зависит от вида схемы, по которой включен транзистор. Для схем с общей базой и общим эмиттером семейства выходных статических характеристик показаны на рис.  1.3,а,б соответственно.

Рис. 1.9. Выходные статические характеристики биполярных транзисторов с ОБ (а) и ОЭ (б).

активных и пассивных компонентов — в чем разница между ними? — Франчайзинговый дистрибьютор электронных компонентов — Военный сертифицированный производитель

Два типа электронных устройств

Электронные элементы, составляющие цепь, соединены вместе проводниками, чтобы сформировать законченную цепь.

• Активные компоненты

• Пассивные компоненты

Активные компоненты

Активный компонент — это электронный компонент, который подает энергию в цепь.

Обычные примеры активных компонентов включают:

• Источники напряжения

• Источники тока

• Генераторы (такие как генераторы и генераторы DC)

• Все различные виды транзисторов (такие как биполельные прикладные прикладные, трансляции, трансляции, трансляции, трансляции биполяра. МОП-транзисторы, полевые транзисторы и JFET)

• Диоды (например, стабилитроны, фотодиоды, диоды Шоттки и светодиоды)

Источники напряжения

Источник напряжения является примером активного компонента в цепи. Когда ток уходит с положительной клеммы источника напряжения, в цепь подается энергия. Согласно определению активного элемента, аккумулятор также можно рассматривать как активный элемент, поскольку он непрерывно подает энергию в цепь во время разрядки.

Источники тока

Источник тока также считается активным компонентом. Ток, подаваемый в цепь идеальным источником тока, не зависит от напряжения в цепи. Поскольку источник тока управляет потоком заряда в цепи, он классифицируется как активный элемент.

Транзисторы

Хотя это и не так очевидно, как источник тока или напряжения, транзисторы также являются активным компонентом схемы. Это связано с тем, что транзисторы способны усиливать мощность сигнала (см. нашу статью о транзисторах в качестве усилителя, если вы хотите точно знать, как это сделать).

Пассивные компоненты

Пассивный компонент представляет собой электронный компонент, который может только получать энергию, которую он может рассеивать, поглощать или хранить в электрическом или магнитном поле. Пассивные элементы не нуждаются в какой-либо форме электроэнергии для работы.

Как следует из названия «пассивный» — пассивные устройства не обеспечивают усиление или усиление. Пассивные компоненты не могут усиливать, генерировать или генерировать электрический сигнал.

Обычные примеры пассивных компонентов включают:

• Резисторы

• Индукторы

• Конденсаторы

• Трансформеры

СОВЕТЫ. энергии в цепь. Вместо этого резисторы могут получать только энергию, которую они могут рассеивать в виде тепла, пока через них протекает ток.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности также считается пассивным элементом цепи, поскольку она может накапливать в себе энергию в виде магнитного поля и может передавать эту энергию в цепь, но не непрерывно. Способность индуктора поглощать и отдавать энергию ограничена и имеет временный характер. Поэтому в качестве пассивного элемента цепи взята катушка индуктивности.

Конденсаторы

Конденсатор считается пассивным элементом, поскольку он может накапливать в себе энергию в виде электрического поля. Энергоемкость конденсатора ограничена и непостоянна — он на самом деле не поставляет энергию, а хранит ее для последующего использования.

Как таковой он не считается активным компонентом, поскольку энергия не передается и не усиливается.

Трансформаторы

Трансформатор также является пассивным электронным компонентом. Хотя это может показаться удивительным, поскольку трансформаторы часто используются для повышения уровня напряжения, помните, что мощность поддерживается постоянной.

Когда трансформаторы повышают (или понижают) напряжение, мощность и энергию остаются одинаковыми на первичной и вторичной стороне. Поскольку энергия на самом деле не усиливается, трансформатор классифицируется как пассивный элемент.

Источник: Electrical 4U.com

Активные и пассивные элементы – основное объяснение

Если уравнения отображаются неправильно, используйте вид рабочего стола

Активные и пассивные элементы очень важны для нас, инженеров-электриков. Что это на самом деле?

Элемент, как и его название, является частью чего-то. Этот элемент вместе с другим элементом будет строить то, что мы планируем. Кроме того, в электрической цепи активные и пассивные элементы будут составлять всю желаемую электрическую цепь.

Практически невозможно построить электрическую цепь только с активными элементами или только с пассивными элементами.

Для начала,

Активный элемент способен отдавать энергию в электрическую цепь, а пассивный элемент — это элемент, который не способен генерировать энергию.

Как и почему определяются эти два, мы полностью узнаем об этом в этом посте.

Следует помнить, что активные и пассивные элементы являются основой электрической цепи. Изучение разницы между этими двумя очень поможет нам при проектировании, исправлении и построении схемы.

Что такое элементы цепи

Элемент цепи — это электрическое устройство, которое влияет на соотношение напряжения и тока в электрической цепи.

Имеют собственную вольтамперную характеристику, позволяющую изменять вольтамперную характеристику в цепи по нашему желанию.

Говоря об элементах схемы, большинство из вас упомянет электрические компоненты, такие как резистор, конденсатор, катушка индуктивности, диод и т. д. Это действительно элементы, необходимые для построения электрической цепи.

Поскольку электрических компонентов много, мы все же можем разделить их на несколько элементов схемы на основе их характеристик.

Вместо того, чтобы упоминать элементы, проще указать типы элементов схемы. Каждый элемент одного и того же типа в основном имеет одну и ту же характеристику с некоторыми различиями в спецификациях и формах.

Мы можем перечислить типы элементов электрической цепи ниже:

• Порты элемента цепи,
• Линейность элемента цепи и
• Активные и пассивные элементы.

Мы сосредоточимся на активных и пассивных элементах, но краткое знание первых двух типов нам ничего не будет стоить, поскольку они также связаны с активными и пассивными элементами.

Порты элемента схемы

Элемент схемы можно разделить по количеству портов, например:

• Элементы с одним портом: этот тип элемента является самым простым. Этот элемент имеет только две клеммы, которые можно соединить с другим элементом. Примерами этого типа являются резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.
• Многопортовые элементы: в отличие от однопортовых элементов, этот тип имеет более двух клемм. Эти элементы подключаются к цепям с несколькими терминалами (портами). Примером этого типа является трехобмоточный трансформатор (6 портов).

Линейность элементов схемы

Этот тип разделяет элементы схемы на линейные и нелинейные элементы.

Линейные элементы

Этот тип элемента следует линейности между напряжением и током, даже если фаза смещена. Примерами этого типа являются резистор, индуктор, конденсатор и зависимый источник. Основная идея заключается в том, что форма выходного сигнала совпадает с формой входного сигнала независимо от амплитуды и фазы.

Эти элементы не вызывают искажений и могут быть легко проанализированы. Примерами линейных компонентов являются резистор, конденсатор и катушка индуктивности.

Ниже приведен пример линейности резистора.

Ниже приведен пример линейности катушки индуктивности.

Ниже приведен пример линейности конденсатора.

Нелинейные элементы

Этот тип элемента следует нелинейной зависимости между напряжением и током. Этот элемент будет вызывать искажения, и примером этого является диод.

Вам будет сложнее анализировать этот тип элемента. Но это не имеет значения, нам не нужно понимать это прямо сейчас.

Активные и пассивные элементы

Если вам интересно, какие типы элементов схемы наиболее распространены? Ну а мы поговорим об активных и пассивных элементах. В чем разница между этими двумя? Эти два типа элементов образуют узел, ветвь и петлю, образуя полную цепь.

Активные элементы и пассивные элементы будут соединяться друг с другом с помощью токопроводящих проводов, образуя узлы, ответвления, соединения и петли. Все это образует полную электрическую цепь.

Итак, что такое активные и пассивные элементы?

Определение активных и пассивных элементов — это элементы, которые создают электрическую цепь путем генерации, поглощения и преобразования электрической энергии.

Следует помнить, что их различие заключается в способности генерировать энергию. Активные и пассивные элементы — серьезный вопрос для анализа схемы. Эти элементы будут участвовать в объяснении закона Ома в следующем посте.

Активные элементы

Активные элементы могут использоваться для источников электроэнергии, таких как источник напряжения и источник тока.

Активный элемент способен производить электроэнергию, и его роль заключается в усилении входного сигнала до более мощного выходного сигнала.

Примерами активных элементов являются источник напряжения, источник тока, транзистор, диод и генератор.

Что такое активные элементы?

Активный элемент представляет собой электрический компонент, способный подавать энергию в электрическую цепь.

Активный элемент в цепи — это элемент, который подает электрическую энергию в цепь.

Из приведенного выше определения активных элементов мы можем сказать, что активные элементы обладают способностью контролировать поток электронов. Нам нужен хотя бы один активный компонент, чтобы схема работала.

Наиболее важными примерами активных элементов являются источник напряжения и тока. Эти два могут подавать питание в цепь.

Источники напряжения и тока можно снова разделить на 2 типа: независимые источники и зависимые источники. Этому мы научимся на следующем занятии.

Пассивные элементы

Пассивные элементы часто используются в качестве нагрузки цепи. Его способность накапливать энергию, сопротивляться напряжению или току и поглощать энергию дает нам огромный выбор при проектировании электрической цепи.

К основным пассивным элементам относятся резистор, конденсатор и катушка индуктивности. В то время как мы можем разделить резистор на резистор последовательно или резистор параллельно. Мы можем сделать то же самое с конденсатором и катушкой индуктивности.

Что такое пассивные элементы?

Пассивные элементы — это элементы, не способные генерировать энергию. Но этот элемент поглощает, хранит или рассеивает притекающую к нему энергию.

Пассивный элемент цепи — это элемент, который поглощает и преобразует электрическую энергию.

Из приведенного выше определения пассивных элементов мы можем сказать, что пассивные элементы не имеют возможности контролировать поток электронов. Нам нужен хотя бы один пассивный компонент для предотвращения короткого замыкания и генерации выходного сигнала.

Этот элемент может быть представлен как нагрузка. Самыми основными примерами пассивных элементов являются резистор, катушка индуктивности и конденсатор.

Часто задаваемые вопросы

Что понимают под активными и пассивными элементами

Активный элемент способен производить энергию (в форме напряжения или тока) и управлять потоком электронов. Пассивный элемент способен накапливать энергию (в виде напряжения или тока) и преобразовывать в другую форму энергии.

Что такое активный элемент

Активный элемент — это элемент, способный генерировать электрическую энергию. Основная роль этого активного элемента заключается в усилении входного сигнала для получения значительно большего выходного сигнала.

Что такое пассивный элемент

Пассивный элемент представляет собой электронный компонент, который может только получать энергию, которую он может рассеивать, поглощать или хранить в электрическом или магнитном поле.