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阻抗和电抗和等效阻抗
发布时间：2018-10-24 文章来源：敏创原创 点击次数：
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阻抗和电抗
可以仅使用其电阻来描述DC电路中的元件。直流电路中的电容器的电阻被认为是开路连接（无限电阻），而直流电路中的电感器的电阻被认为是短路连接（零电阻）。换句话说，在理想的直流电路中使用电容器或电感器会浪费元件。然而，它们仍然在实际电路中使用，原因是它们从不以理想的恒定电压和电流工作。
与恒定电压电路相反，在AC电路中，元件的阻抗是当在其上施加AC电压时元件抵抗电流的程度的量度。它基本上是电压 - 电流比，以频域表示。阻抗是一个复数，由实部和虚部组成：
其中Z是复阻抗。实部R表示电阻，而虚部X表示电抗。阻力总是正的，而电抗可以是正的或负的。电路中的电阻作为热量耗散功率，而电抗以电场或磁场的形式存储能量。
阻抗电阻器
交流电路中的电阻与直流电路中的电阻相同。基本上，电阻器的阻抗仅由实部组成，其等于电阻器的电阻。因此，电阻器的阻抗可表示为：
其中Z是阻抗，R是电阻的电阻。很明显，电阻器没有电抗，因此不能存储能量。此外，当在电阻上施加电压时，流过电阻的电流将与电压同相，如下图所示：
电容器的阻抗
电容器是将一定电容引入电路的元件。它们用于以电场的形式临时存储电能。虽然这个定义在技术上是正确的，但它对业余爱好者甚至大多数工程师来说并不重要。在时域中，与电流相比，电容器用于使电压滞后90度可能更合适。这种效果更好地以图形方式描述：
电感器的电压将电容器电流引导90度。以下等式用于电感的阻抗：
其中Z L 是给定电感的阻抗，ω 是角频率，L是电感的电感。同样，从这个公式可以得出几个结论：
- 理想电感的电阻为零。
- 对于所有频率和电感值，理想电感器的电抗及其阻抗都是正的。
- 电感的有效阻抗（绝对值）取决于频率，理想电感总是随频率增加。
欧姆定律
欧姆定律最初是为直流电路制定的，它规定：
为了理解交流电路，后来使用复数进行了扩展，新的配方是：
其中U是两点之间的复电压，I是复电流，Z是复阻抗。由于阻抗始终被视为复数，因此我们在本文中省略了阻抗的下划线。
复杂的电压和电流的概念最初可能会令人困惑，所以让我们先尝试解释一下。AC电路通常处于稳定状态，其中有一个或多个电源以相同的频率工作，给出正弦输出。在这种情况下，可以证明电路中的所有电压和电流也是振荡的正弦波形，它们都以相同的角频率ω振荡。然而，一般而言，这些电压和电流不同相。如果交流电路中的电压是作为余弦波给出的，例如：
其中U（t）的是在给定为时间的函数的电路一些两点之间的电压，U 中号 是振幅，ω 是角频率，Φ Ü是相位，然后该电压的复数表示为：
在电路范围内，通常使用一个信号作为相位参考信号。这意味着假设该信号的相位为零，并且关于该参考确定所有其他信号（电压和电流）的相位。
等效阻抗
串联连接
如果两个阻抗串联连接，则通过简单加法获得等效阻抗 - Z e = Z 1 + Z 2。添加两个复合体很容易就像这样：
例如，与100mHz的1mF电容串联的10Ω电阻将具有以下等效阻抗：
有效阻抗也称为阻抗大小，计算如下：
在我们的例子中，阻抗的大小等于：
并联连接
为了获得并联连接的两个阻抗的等效阻抗，我们将首先定义导纳。导纳的单位是西门子[1 S]，它衡量一个元素允许电流流动的容易程度，其值是阻抗的倒数：
并联连接的两个阻抗的等效导纳等于各个导纳的总和：
如果我们使用与前一个示例中相同的值，我们可以轻松获得：
这给出了阻抗大小：
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