電路中的電容和電感

在電路方面，電容和電感非常重要，與電阻一樣重要。但如果我們談論有源電阻，我們只是指電能不可逆地轉化為熱能，那麼電感和電容就與電能的積累和轉換過程有關，因此它們為電氣工程開闢了許多有用的實踐機會。

當電流流過電路時，帶電粒子從電勢較高的地方移動到電勢較低的地方。

假設電流流過一個有源電阻，例如燈的鎢絲。當帶電粒子直接穿過鎢時，由於載流子與金屬晶格節點的頻繁碰撞，該電流的能量不斷消散。

這裡可以打個比方。巨石位於樹木繁茂的山頂（處於高勢點），但隨後它被推下山頂並穿過森林、灌木叢（阻力）滾入低地（到達低勢點）， ETC。

與植物碰撞​​，石頭系統地失去能量，在與它們碰撞的瞬間將能量轉移到灌木和樹木（以類似的方式，熱量通過主動阻力消散），因此它的速度（當前值）是有限的，並且有根本來不及適當加速。

在我們的類比中，石頭是電流，移動著帶電粒子，其路徑上的植物是導體的有源電阻；高度差——電位差。

容量

與有源電阻不同，電容表徵電路以靜電場的形式積累電能的能力。

直流電不能像以前一樣繼續流過帶有電容的電路，直到該電容完全充滿為止。只有當容量已滿時，電荷載流子才能以之前的速度進一步移動，該速度由電位差和電路的有源電阻決定。

視覺液壓類比在這裡更好地理解。水龍頭接上水源（電源），打開水龍頭，水以一定的壓力流出，落在地上。這裡沒有額外的容量，水流（當前值）是恆定的，沒有理由減慢水的速度，即降低它的流動速度。

但是如果你在水龍頭正下方放一個寬大的桶怎麼辦（在我們的類比中，在電路中添加一個電容器，電容器），它的寬度比噴水器的直徑大得多。

現在桶裝滿了（容器帶電，電荷聚集在電容器的極板上，極板之間的電場加強），但水並沒有落入地下。當桶裝滿水（電容器充電）時，水才會開始以相同的流速從桶的兩端流到地面。這是電容器或電容器的作用。

如果需要，可以翻轉桶，短暫地產生比單獨使用水龍頭多許多倍的壓力（快速排乾冷凝器），但從水龍頭中取出的水量不會增加。

通過提升然後倒置桶（對電容器進行長時間充電和快速放電），我們可以改變水的消耗方式（電荷，電能）。由於桶是慢慢地裝滿水，一段時間後就會到達邊緣，所以說當容器裝滿時，電流領先於電壓（在我們的類比中，電壓是水龍頭邊緣的高度噴嘴位於）。

電感

與電容不同，電感不是以靜態形式而是以動態形式存儲電能。

當電流流過電感器的線圈時，其中的電荷並不像電容器那樣積聚，而是繼續沿電路移動，但線圈周圍與電流相關的磁場增強，其感應為與電流大小成正比。

當對線圈施加電壓時，線圈中的電流會緩慢增加，磁場不會立即儲存能量，而是逐漸儲存能量，這個過程會阻止電荷載流子的加速。因此，在電感中，電流滯後於電壓。然而，最終電流達到這樣一個值，即它僅受連接該線圈的電路的有源電阻限制。

如果一個直流線圈在某一時刻突然從電路中斷開，電流不會立即停止，而是開始迅速減速，線圈兩端會出現電位差，電流停止得越快，也就是這個電流的磁場消失得更快……

水力類比在這裡是合適的。想像一下水龍頭的出水口上有一個高彈性的軟橡膠球。

球的底部是一根管子，可以限制從球到地面的水壓。如果水龍頭打開，球會膨脹得很厲害，水會細細地流過管子，但速度很快，它會濺到地上，濺起水花。

用水量沒有變化。電流流過一個很大的電感，同時磁場中的能量儲備很大（氣球充了水）。當水剛開始從水龍頭流出時，球會膨脹，同樣，當電流開始增加時，電感會在磁場中儲存能量。

如果我們現在關閉水龍頭的球，從連接水龍頭的一側打開它，然後將其翻轉過來，那麼管道中的水可以達到比水龍頭高得多的高度，因為充氣球中的水處於壓力之下。電感器的使用方法相同 在升壓脈沖轉換器中.