passive two-terminal elements
简介
具有两个端子且又是无源的电路元件。通常指电阻器、电容器和电感器。
图1 电阻器图形符号
电阻器 用来提供电阻的器件。电阻器的图形符号如图1所示。其元件特性用元件两端的电压与其电流的关系来表示，这种特性也称为伏安特性。电阻R>0的电阻器的消耗功率可表示为p=ui，恒大于或等于零，因此电阻器是一耗能无源元件。
根据伏安特性是否呈线性，电阻器可区分为线性电阻器和非线性电阻器;根据伏安特性是否随时间变 化，电阻器又可分为时变电阻器和非时变电阻器。
(1)线性非时变电阻器：在图1所示的电压、电流参考方向下，线性非时变电阻器的伏安特性是一条在u，i平面上通过坐标原点，且处于一、三象限内的直线(见图2)。线性非时变电阻满足欧姆定律，可表示为
u=Ri
式中R是电阻参数，为一正常数，它正比于伏安特性的斜率，即R∝tgα。线性电阻器的功率可进一步表示为p=ui=Ri2=u2/R。
图2 线性电阻器的伏安特性
(2)非线性非时变电阻器：在图1所示的电压，电流参考方向下，它的伏安特性是在u、i平面上通过坐标原点且处于一、三象限内的曲线(非直线)，可表示为f(u，i)=0。图3所示为一避雷器的伏安特性曲线。从电路元件的角度看避雷器是一非线性非时变电阻器。对于非线性电阻有时引用静态电阻R和动态电阻Rd的概念，它们分别定义为
显然，静态电阻R和动态电阻Rd一般都是电压u或电流i的函数。在图3中，A点的静态电阻正比于该点至原点直线(
)的斜率，即R∝tgα。A点的动态电阻正比于伏安特性曲线在该点切线的斜率，即Rd∝tgβ。
图3 非线性电阻器的伏安特性
(3)线性时变电阻器：图4表示一线性时变电阻器的伏安特性。其伏安特性是在u，i平面上通过原点且处于一、三象限内，其斜率随时间变化的无数条直线。每一条直线对应于某一时刻t。线性时变电阻器也满足欧姆定律，可表示为
u=R(t)i
但这时，电阻参数R(t)是某一时间的函数。例如，受调节的电位器，它的电阻值随时间变化，就是一个线性时变电阻器。
图4 线性时变电阻器的伏安特性
(4)非线性时变电阻器：其伏安特性呈非线性且又随时间变化，一般可表示为
f(u，i，t)=0
电容器 用来提供电容的器件。电容器的图形符号如图5所示。其元件特性用元件两端的电荷与其电压的关系来表示，这种特性又称为库伏特性。根据库伏特性是否呈线性，电容器可分为线性电容器和非线性电容器;根据库伏特性是否随时间变化，电容器又可分为非时变电容器和时变电容器。库伏特性位于一、三象限内且曲线斜率不为负的非时变电容器是无源元件。
图5 电容器的图形符号
图6 线性电容的库伏特性
(1)线性非时变电容器：在图5所示的电荷、电压参考方向下，线性电容器的库伏特性是一条在q，u平面上通过坐标原点，且处于一、三象限内的直线(见图6)，即电荷和电压呈正比关系，可表示为
q=Cu
式中C是电容参数，为一正常数，它正比于库伏特性的斜率，即C∝tgα。该元件的电压、电流关系为
i=C du/dt
线性非时变电容器不消耗能量，它是一储能元件，它储存的电场能量WC为WC=1/2Cu2图6 线性电容的库伏特性线性非时变电容器在电路中可作为滤波、谐振、能量转换等功率处理器件使用。例如电力系统中常采用它来改善电网的功率因数。
图7 非线性非时变电容器的库伏特性
(2)非线性非时变电容器：其库伏特性可表示为：f(q，u)=0。图7表示某一非线性非时变电容器的库伏特性。
非线性非时变电容可用于分频、参量放大、电子调谐等电路。
图8 电感器的图形符号
电感器 用来提供电感的器件。电感器的图形符号如图8所示。其元件特性用元件的磁链与其电流的关系来表示，这种特性称为韦安特性。根据韦安特性是否呈线性，电感器可分为线性电感器和非线性电感器;根据韦安特性是否随时间变化，电感器又可分为非时变电感器和时变电感器。韦安特性位于一、三象限内且曲线斜率不为负的非时变电感器是无源元件。
(1)线性非时变电感器：在磁链和电流的参考方向为右手螺旋关系时，线性电感器的韦安特性是一条在，i平面上通过坐标原点，且处于一、三象限的直线(见图9)，即磁链和电流呈正比关系，可表示为
＝Li
式中L是电感参数，为一正常数，它正比于韦安特性的斜率，即L∞tgα。该元件的电压、电流关系为
u=L(di/dt)
线性非时变电感器不消耗能量，是一储能元件，它储存的磁场能量等于
线性非时变电感器在电路中可作为滤波、谐振、能量转换等功率处理器件使用。电力系统中也常采用它来限制短路电流。
(2)非线性非时变电感器。图10中示一非线性电感器的韦安特性。电力设备中如变压器绕组圈、电机绕组等都是含铁芯线圈，如果忽略铁芯中的功率损失，它们都可视为非线性非时变电感器。由于磁饱和现象，它们都有类似图10所示的特性。
图10 非线性电感器的韦安特性
图9 线性电感器的韦安特性