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什么是阻抗?

2020-12-06 11:08:18 不脱发的程序猿

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1、电阻和阻抗

2、电容和阻抗

3、电感和阻抗


在电子产品设计时,经常听到工程师说:阻抗多少?阻抗匹配吗?

那么什么是阻抗?

在一般状态下,导体多少都存有阻止电流流动的作用,其阻止程度可用电阻表示,单位是欧姆。在交流电路中,除电阻外,还有还有电感和电容等器件,皆有阻碍电流流动的作用。通常将阻碍交流电流作用的部分总称为阻抗。

在直流电路中,所有物质都有电阻,只是电阻值的大小有差异而已。电阻小的物质称作良导体,电阻很大的物质称作非导体,电阻值接近于零的物质称作超导体。

但是在交流电的领域中,除了电阻会阻碍电流,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是欧姆,而其值的大小则和交流电的频率有关,频率越高则容抗越小感抗越大,频率越低则容抗越大而感抗越小。此外,电容抗和电感抗还有相位角度的问题,具有向量上的关系。

因此说:阻抗是电阻与电抗(电容抗和电感抗)的向量和

1、电阻和阻抗

电阻(Resistor)是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过电阻就产生热能。电阻在电路中起到分压、限流的作用。对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。电阻都有一定的阻值,它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆,用符号“Ω”表示。

电阻是线性的。说它线性,是因为通过实验发现,在一定条件下,流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它符合欧姆定律。公式如下所示:

欧姆定律
  • U:电压降或端电压,单位为伏特(V);

  • R:被量度部份的电阻,单位为欧姆(Ω)。

欧姆定律指出:对稳定电流而言,电路中电流的大小与加于该电路之电动势成正比,而与该电路的总电阻成反比。

2、电容和阻抗

电容是容纳和释放电荷的电子元器件,它是表征两个导电体和导电体间的电介质在单位电压作用下,储藏电场能量(电荷)能力的参量,用符号“C”表示。电容的单位是“法拉”。电容有两个主要功能:储能和通交流电隔直流电,在直流电路中,起隔离直流的作用,在交流电路中,容抗随电源的频率升高而减小,同时电容上的电压不能突变。

电容的基本工作原理就是充电放电,当然还有整流、振荡以及其他的作用。另外,电容的结构非常简单,主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成,所以电容的类型主要是由电极和绝缘介质决定的。

 如果电容器极板所带的电量用Q表示,电容用C表示,电容器两端的电压用V表示,则有:

电容的微分定义公式如下所示:

  • dV/dt:单位时间内电容两端的电压变化量;
  • V:单位是伏(V);
  • t:单位是秒(s);
  • I:流过电容的电流,单位是安培(A)。

电容的容抗公式如下所示:

  • Xc:容抗,单位是欧姆(Ω);
  • f:频率,单位是赫兹(Hz);
  • C:电容,单位是法拉(F)。

3、电感和阻抗

电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。给一个线圈通入电流,线圈周围就会产生磁场,线圈就有磁通量通过。通入线圈的电流越大,磁场就越强,通过线圈的磁通量就越大。实验证明,通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的,它们的比值叫做自感系数,也叫做电感。如果通过线圈的磁通量用Φ表示,电流用Ⅰ表示,电感用L表示,那么:

电感的单位是亨(H),也常用毫亨(mH)或微亨(uH)作单位。1H=1000mH,1H=1000000uH。

交流电也可以通过线圈,但是线圈的电感对交流电有阻碍作用,这个阻碍叫做感抗。电感量越大,交流电越难以通过线圈,说明电感量越大,电感的阻碍作用越大;交流电的频率越高,交流电也越难以通过线圈,这说明频率越高,电感的阻碍作用也越大。

实验证明,感抗和电感成正比,和频率也成正比。如果感抗用X表示,电感用L表示,频率用f表示,那么

感抗的单位也是欧姆(Ω)。知道了交流电的频率f和线圈的电感L,就可以用上述公式把感抗计算出来。

电感的微分定义公式如下所示:

  • dI/dt:单位时间内电感上的电流变化量;
  • I:单位是安培(A);
  • t:单位是秒(s);
  • U:电感两端的压降,单位是伏(V)。

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