NTC热敏电阻

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:
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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