阻抗和電機工程學

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阻抗和電機工程學之间的区别

阻抗 vs. 電機工程學

阻抗（electrical impedance）是电路中电阻、电感、电容对交流电的阻碍作用的统称。阻抗是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗；其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗，电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，容抗和感抗合称为电抗。阻抗將電阻的概念加以延伸至交流電路領域，不僅描述電壓與電流的相對振幅，也描述其相對相位。當通過電路的電流是直流電時，電阻與阻抗相等，電阻可以視為相位為零的阻抗。阻抗的概念不仅存在与电路中，在力学的振动系统中也有涉及。 阻抗通常以符號 Z 標記。阻抗是複數，可以用相量 Z_m \angle \theta 或 Z_m e^ 來表示；其中，Z_m是阻抗的大小，\theta 是阻抗的相位。這種表式法稱為「相量表示法」。 具體而言，阻抗定義為電壓與電流的頻域比率。阻抗的大小 Z_m 是電壓振幅與電流振幅的絕對值比率，阻抗的相位 \theta 是電壓與電流的相位差。採用國際單位制，阻抗的單位是歐姆（Ω），與電阻的單位相同。阻抗的倒數是導納，即電流與電壓的頻域比率。導納的單位是西門子 (單位)（舊單位是姆歐）。 英文術語「impedance」是由物理學者奧利弗·黑維塞於1886年發表論文《電工》給出。於1893年，電機工程師亞瑟·肯乃利（Arthur Kennelly）最先以複數表示阻抗。. 電機工程學是以電子學、電磁學等物理学分支为基础，涵盖電子學、電子計算機、電力工程、电信、控制工程、訊號處理等子领域的一門工程學。十九世紀後半期以來，隨著電報、電話、電能在供應與使用方面的商業化，該學科逐漸發展為相對獨立的專業領域。 電機工程廣義上涵蓋該領域的分支，但在有些地方，「電機工程學」（Electrical Engineering）一詞的意義有時不包括「電子工程學」（Electronic Engineering）。 這個情況下，「電機工程學」是指涉及到大能量的電力系統（如電能傳輸、重型電機機械及電動機），而「電子工程」則是指處理小信號的電子系統（如計算機和積體電路）。 另一種區分法為，電力工程師著重於電能的傳輸，而電子工程師則著重於利用電子訊號進行資訊的傳輸。這些子領域的範圍有時也會重疊：例如，電力電子學使用電力電子元件對電能進行變換和控制；又如，智慧電網偵測電能供應者的電能供應狀況與一般家庭使用者的電能使用狀況，并据之調整家電用品的耗電量，以此达到节约能源、降低损耗、增强輸電網路可靠性的目的。因此，電機工程亦函蓋電子工程部分領域的專業知識。.

交流電

交流電流（Alternating Current，縮寫：AC）是指大小和方向都發生週期性變化的電流，在一個週期內的運行平均值為零。不同於直流電，後者的方向是不會隨著時間發生改變的，並且直流電沒有周期性變化。 通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有應用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。.

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电容器

電容器（Capacitor）是兩金屬板之間存在絕緣介質的一种电路元件。其單位為法拉，符号为F。電容器利用二個導體之間的電場來儲存能量，二導體所帶的電荷大小相等，但符號相反。.

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电路

电路（Electrical circuit）或稱电子迴路，是由电气设备和--, 按一定方式連接起来，为电荷流通提供了路径的总体，也叫电子线路或稱電氣迴路，簡稱网络或迴路。如電源、电阻、电容、电感、二极管、三极管、電晶體、集成電路和电键等，构成的网络、硬體。负电荷可以在其中运动。.

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电阻

在電磁學裏，電阻是一個物體對於電流通過的阻礙能力，以方程式定義為 其中，R為電阻，V為物體兩端的電壓，I為通過物體的電流。 假設這物體具有均勻截面面積，則其電阻與電阻率、長度成正比，與截面面積成反比。 採用國際單位制，電阻的單位為歐姆（Ω，Ohm）。電阻的倒數為電導，單位為西門子（S）。 假設溫度不變，則很多種物質會遵守歐姆定律，即這些物質所組成的物體，其電阻為常數，不跟電流或電壓有關。稱這些物質為「歐姆物質」；不遵守歐姆定律的物質為「非歐姆物質」。 電路符號常常用R來表示,例: R1、R02、R100等。.

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电感元件

電感器（inductor）是一種電路元件，會因為通過的電流的改變而產生電動勢，從而抵抗電流的改變。這屬性稱為電感。 电感元件有许多种形式，依據外觀與功用的不同，而會有不同的稱呼。以漆包線繞製多圈狀，常作为电磁铁使用和变压器等中使用的电感也依外觀称為线圈（coil）。用以對高頻提供較大電阻，通過直流或低頻的，依功用常稱為扼流圈（choke），又稱抗流圈。常配合铁磁性材料，安装在变压器、电动机和发电机中使用的較大电感，也称绕组（Winding）。導線穿越磁性物質，而無線圈狀，常充当高頻滤波作用的小电感，依外觀常称為磁珠（Bead）。 電感器一詞，通常只用來稱呼以自感或其效應為主要工作情況的元件。非以自感為主的，習慣上大多稱呼它的其他名稱，平常不以電感器稱呼，例如：變壓器、馬達裡的電磁線圈繞組等。 在中文裡，電感器一詞在口語上也會被簡稱為電感，但如需嚴謹表達為實體物件的情況，仍宜稱為電感器。.

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直流電

流电流（Direct current），可通过使用称为整流器的电子元件（通常情况下）或机电元件（在历史上），使交流电流只向一个方向流动，将其转化为直流电流。直流电流由成交流电流的逆变器或电动发电机组。 第一个商业化的电力传输由托马斯·爱迪生在十九世纪后期开发，使用110伏特的直流电。然而由于在传输和电压转换的优势差异，今天几乎所有的电力分配為交流电。在20世纪50年代中期，曾經發展過超高壓直流電系統，現在該技術是在遠程及水下電力傳輸上，除了高壓交流電以外的另一種選項然而並不常見。但是特種應用要求上，如一些第三軌或架空電車線的铁路电力系统還是用直流電，交流电被分配到一个变电站利用一个整流器转换为直流电。 而末端應用上卻是直流電的天下，尤其是在技术发展的地带（如加州的硅谷等），目前幾乎所有充電器都使用直流电对电池进行充电，且在几乎所有电子科技系统中作为电源。非常大量的直流电源還用于生产铝和其它电化学过程。直流還用在一些铁路推进，尤其是在城市地区的捷運，並且隨著捷運路線順便建立了一個直接輸出高压直流電的電網，供給有限的沿路工商業應用是常見做法。.

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電阻器

電阻器（Resistor），泛指所有用以產生電阻的電子或電機配件。電阻器的運作跟隨歐姆定律，其電阻值定義為其電壓與電流相除所得的比值。 其中 電阻器是電子電路中常見的元件，實際的電阻可以由許多不同的材質構成，包括薄膜、水泥或是高電阻系數的鎳鉻合金（）。電阻器也可整合到積體電路中，特別是類比IC，也可以整合到混合式集體電路或印刷電路中。 電阻器的機能可以用其電阻來表示，常用的電阻器阻值範圍超過9個數量級。電阻器阻值有一定的誤差範圍，在電子電路中使用電阻器時，需考慮使用電阻器的允許誤差和應用是否符合，若是一些精密的電路，可能也需要考慮電阻器的溫度係數。電阻器也會標示其最大功率，此數值需大於電阻器在電路中預期的能量消耗，尤其在電力電子應用中更需考慮。大功率的電阻器一般會需要散熱片。在高壓電路中也需考慮電阻器可承受的最大電壓，電阻器的工作電壓一般沒有下限，但電阻器的電壓若超過其最大電壓，可能在電流流過時使電阻器燃燒。 實際的電阻器會有串聯的雜散電感及並聯的雜散電容。在高頻應用時這些規格就相當重要。在低噪音放大器或是的應用中，電阻的雜訊也需要考慮。電阻器的雜散電感、雜訊及溫度係數都和電阻器製造商使用的技術有關。一般廠商生產的一系列電阻器會使用某特定技術，不會針對個別電阻器標示使用的技術。一系列電阻器也可能以其形狀因數來區分，也就是零件的大小，以及引腳或端子的位置，這些在實際電路板佈線時都需考慮到。.

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