在交流电路(如串联RLC电路)中,电抗()是类似于直流电路中电阻对电流的阻碍作用,用於描述电容及电感对电流的阻碍作用,其计量单位也是欧姆。在交流电路分析中,电抗用 X 表示,是复数阻抗的虚数部分,用于表示电感及电容对电流的阻碍作用。电抗随着交流电路频率而变化,并引起电路电流与电压的相位变化。
分析
阻抗即电阻与电抗的总合,用数学形式表示为:
:\mathbf{Z} = \mathbf{R} + j \mathbf{X} ,
::Z 即阻抗,单位为欧姆
::R 为电阻,单位为欧姆
::X 为电抗,单位为欧姆
::j 是虚数单位
- 当 X > 0 时,称为感性电抗
- 当 X = 0 时,阻抗为纯电阻
- 当 X \left\| Z \right\| = \sqrt[]{R^2 + X^2}
对电阻为0的理想纯感抗或容抗元件,阻抗强度就是电抗的大小。
一般电路的总电抗等于:
:X = X_L - X_C
其中 X_L 为电路的感抗,X_C 为电路的容抗。
現實中,大部份負載都是電感性,例如:變壓器和電動機。定義感抗為正,容抗為負,可以避免負數出現,方便計算。
感抗
因为电路中存在电感电路(如线圈),由此产生的变化的电磁场,会产生相应的阻碍电流变化的感生電動勢
。这个作用称为感抗 (X_L) 。电流变化越大,即电路频率越大,感抗越大;当频率变为0,即成为直流电时,感抗也变为0。感抗会引起电流与电压之间的相位差。感抗可由下面公式计算而来:
:X_L = \omega L = 2 \pi f L
複數分析中:
:X_L = j\omega L = j2 \pi f L
其中
:j 是复数单位
:X_L 就是感抗,单位为欧姆
:\omega 是角速度,单位为弧度/秒
:f 是频率,单位为赫兹
:L 是线圈电感,单位为亨利
容抗
容抗的概念反映了交流电可以通过电容器这一特性,交流电频率越高,容抗越小,即电容的阻碍作用越小。容抗同样会引起电流与电容两端电压的相位差。當频率等於零,容抗無限大,即直流電不能流過电容器。
容抗可由下面公式计算而来:
:X_C = -(\omega C)^{-1} = -\frac{1}{\omega C} = -\frac{1}{2\pi f C}
在交流电的复数分析中,容抗表示为:
:X_C = (j \omega C)^{-1} = \frac{1}{j\omega C} = -\frac{j}{\omega C} = -\frac{j}{2\pi f C}
其中
- j 是复数单位
- X_C 是容抗,单位为欧姆
- \omega = 2\pi f 是角速度,单位为 弧度/每秒
- f 是频率,单位为赫兹
- C 是电容,单位为法拉
参考资料
Pohl R. W. Elektrizitätslehre.* – Berlin-Gottingen-Heidelberg: Springer-Verlag, 1960.
Popov V. P. The Principles of Theory of Circuits.* – M.: Higher School, 1985, 496 p. (In Russian).
Küpfmüller K. Einführung in die theoretische Elektrotechnik,* Springer-Verlag, 1959.
עכבה חשמלית#היגב
评论 (0)