如果问起什么是电阻?电容?电感?阻抗?电流什么?电压是什么?那什么是有功什么是无功?什么是无功补偿?……,即使曾经电路得高分的你想起的只有公式和理论呢?甚至哪些公式和理论也已经记不清了呢?不知道如何通俗系统连贯的解释而一时语塞呢? 这里试图用能量观点解释如下:
物质转化或消耗(电)能量的能力是物质固有特性,用电阻来表示;物质存储能量的能力也是物质的固有特性,用电容电感来表示。电容、电感又表示不同存储能量的方式 ,电压、电流不过是能量(功率)在物质中转化过程中的表象。 只有能量是相对本质的,物质是相对本质的。阻抗是同时表征物质转化消耗电能和储存电能的能力,很明显,是个复合量,实部表征消耗(转化)的能力 虚部表征存储电能的能力, 再进一步,消耗和存储电能其实都是能量转换,那么,这么说更合适:物质的不可逆的转换能量的能力用电阻表示,物质的可逆的转换能量的能力用电感电容表示表示,这样就把电阻从一个狭义的电-热转换变成一般意义的不可逆的能量转换器件,这样,电光器件(如发光二极管),电声器件(蜂鸣器等),天线(天线由电感电容电路原型转变而来,但此时其已不是储能,而是不可逆的能量转换器件),等等,完全视为电阻器件。这里的可逆指的是简单直接完全双向的。有功就是不可逆的能量转换了,无功就是可逆的能量转换,无功过程使得能量在线路上来回传送,由于线路的电阻(不可逆,雁过拔毛),使得电能损耗。无功补偿就是使得可逆的能量转换在本地进行,不在长线路上奔波。再进一步用能量的观点解释,电压电流不过是能量(功率)的相对表象。三极管等等放大实际上能量的放大,不能简单的仅仅认为是电流或电压放大,从这个角度,抛开了电子中的种种繁杂的表象概念,三极管共基放大,运放的电压跟随器,似乎没有放大电压,于是书上解释负载能力增强等等,更直接简单的解释,实际上放大就是能量放大,电压只是相对表象,还有电流这个表象。电子中的信号,是电信号,常常习惯认为是用电压或电流表示信息,这样认识是方便的简单的,但有时是会遇到困惑的。测量电压时,用高阻;测量电流时用低阻,已经是常识(高信噪比情况下)。但却不总是这样,在微弱信号测量的时候,你会发现测量微弱电压信号也像功率传输一样需要阻抗匹配(好像玩音响的,在输入端也有这么一说,不太了解),会困惑的。这时,你才会明白,信号是用电能量来表示信息的,‘电压’信号的电压只是表象! 微弱信号实际上指信号功率微弱(相对于噪声功率)。生活中,为了把无线上网/无线电信号传得更远,用的是功率放大;为了是声音传得更远,放开嗓门,也是功率放大;为了提高信噪比(放大的目的常常是这个),也是功率放大。为什么工业4-20mA电流信号抗干扰?因为它是相对强的功率信号! |