什么是電抗？電路中電流流動的阻礙

目錄

什么是電抗？

• 電抗、電阻和阻抗之間的區(qū)別

• 感抗

• 容抗

• 合成電抗

• 了解電抗種類和相關(guān)項目的差異

電抗是交流電路中具有阻礙電流流動性質(zhì)的一種電阻。該電阻力是線圈（電感）和電容器（電容）產(chǎn)生的，因此在交流電路的設(shè)計和分析過程中，需要了解并考慮到其影響。電抗被廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹母鞣N技術(shù)中，如優(yōu)化電子設(shè)備的運(yùn)行、有效傳輸能量和降低噪聲等。

本文將介紹電抗的兩種類型、計算方法以及電抗與阻抗之間的關(guān)系。

什么是電抗？

電抗X可通過電壓V和電流I的比值計算出來。具體而言，可使用下列公式進(jìn)行計算。

X=V/I[Ω]

電抗、電阻和阻抗之間的區(qū)別

電抗與電阻之間的區(qū)別

除了“電抗”外，衡量電流流動時所受阻礙程度的指標(biāo)還有“電阻”。電阻符號為“R”，單位為“Ω”。電阻也表示“對電流的阻礙程度”，因此其計算公式（電流和電壓關(guān)系）與電抗相同。

R=V/I[Ω]

一般情況下，電阻常指“電阻器”。電抗和電阻之間不同之處有兩個。一個是電抗表示“交流電路中電流流動時受到的阻礙程度”，而電阻表示“直流電路和交流電路中電流流動時受到的阻礙程度”。

另一個是電抗隨頻率的變化而變化，電阻則不隨頻率的變化而變化。例如，當(dāng)將“幅值為5V、頻率為100Hz的交流電源”與5Ω電阻連接，和將“幅值為5V、頻率為200Hz的交流電源”與5Ω電阻連接的情況進(jìn)行比較時，兩種情況下的電流大小相同。

I=V/R=55=1A

電抗和電感之間的區(qū)別

電感是線圈性質(zhì)，與電抗一樣是交流電路中的電阻。但是，電抗是電壓與電流之比，單位是“Ω”；而電感是計算感應(yīng)電動勢的系數(shù)，單位是“H”。

當(dāng)電流流過線圈時，會起到阻止電流流動的作用，這稱為“電磁感應(yīng)”，這種電磁感應(yīng)的大小稱為“感應(yīng)電動勢”。計算這種感應(yīng)電動勢所需的系數(shù)就是電感。電抗和電感都指交流電路中的電阻，但它們的值具有不同的含義，這一點(diǎn)需要掌握。

電抗和阻抗之間的區(qū)別

電抗和阻抗是理解交流電路工作的基本概念。電抗是指交流電通過線圈和電容器時受到的阻礙，其大小隨頻率而變化。而阻抗則是電抗和電阻的組合，由電壓與電流的比值來表示。了解電抗和阻抗之間的差異有助于實(shí)現(xiàn)高效的電路設(shè)計。在這里，我們將深入探討電抗和阻抗的特性，并了解它們對電路的不同影響。

阻抗的定義

阻抗是表示電流在交流電路中流動時受到的阻礙程度的指標(biāo)。其符號為“Z”，單位為“Ω”（歐姆）。阻抗由電阻和電抗兩個元素組成，這兩個元素分別表示交流電路中電流流動受阻的不同側(cè)面。具體而言，電阻表示對電流流動的純粹阻礙，電抗表示對電路的電容量和電感引發(fā)的電流相位變化的阻礙程度。阻抗本身被定義為交流電路中電壓與電流之比，通過電壓除以電流來計算。從這個比值可以看出，實(shí)部表示電阻分量，虛部表示電抗分量。

電阻、電抗和阻抗之間的關(guān)系

電阻表示電路中電流受到的阻礙，根據(jù)歐姆定律來定義電流和電壓之間的關(guān)系。而電抗則表示交流電路中電流的滯后或超前，可分為“感抗”和“容抗”兩種類型。電抗會導(dǎo)致電流和電壓之間產(chǎn)生相位差。

復(fù)數(shù)表示法和阻抗

阻抗是用復(fù)數(shù)來表示電路中電流和電壓關(guān)系的指標(biāo)，實(shí)部為電阻（R），虛部為電抗（X）。這種復(fù)數(shù)表示法有助于深入了解電流和電壓的相位差以及電路的特性，從而有助于更輕松地進(jìn)行電路分析。阻抗是電阻和電抗的組合，是表示電路中電流和電壓之間關(guān)系的復(fù)數(shù)。

阻抗公式如下：Z=R+jX

其中，Z是阻抗，R是電阻，j是虛數(shù)單位（j2 = -1），X是電抗。

電抗具有使電流滯后或超前的作用。對于感抗而言，線圈和電感器磁場變化具有減緩電流流動的作用；對于容抗而言，電容器積蓄和釋放電荷具有加速電流流動的作用。

而阻抗是表示整個電路中電流和電壓之間關(guān)系的量，由電阻（實(shí)部）和電抗（虛部）組成。通過使用阻抗，可以準(zhǔn)確把握交流電路的特性以及電流和電壓的相位差，從而使電路設(shè)計和分析更容易。綜上所述，可以說電抗和阻抗是表示電路不同側(cè)面的重要概念，它們具有不同的作用和含義。電抗表示交流電路中電流流動的滯后或超前，而阻抗則是表示整個電路中電流和電壓之間關(guān)系的復(fù)數(shù)，由電阻和電抗組成。

相關(guān)術(shù)語整理如下：

電抗（X）

交流電路中電流流動時受到的阻礙程度。隨頻率的變化而變化。電抗有線圈的電抗（“感抗”）和電容器的電抗（“容抗”）兩種類型。

電阻（R）

電路（直流和交流）中電流流動時受到的阻礙程度。即使頻率改變，電阻也不會變化。

阻抗（Z）

由電阻和電抗組成。

感抗

感抗是電感（線圈）在交流電變化時產(chǎn)生的阻礙作用。該阻礙作用是電感器對電流變化做出反應(yīng)并試圖抑制電流變化而產(chǎn)生反向電壓形成的阻力。其結(jié)果是感抗會減慢交流電路中的電流流動，并導(dǎo)致電流和電壓之間產(chǎn)生相位差。感抗的符號為“XL”。

感抗的求法

感抗是由線圈等電感元件引起的，取決于交流電的頻率和電感元件的電感。具體而言，感抗“XL”可通過下列公式來計算。該公式表明，頻率越高，另外電感值越大，電抗越大。

XL=ωL=2πfL [Ω]

* ω：角頻率（2π）[rad/s] ：頻率[Hz]

線圈電感“L”的單位“H”讀作“亨”。

線圈電感“L”是由線圈形狀和匝數(shù)決定的固有值。因此，隨著頻率“f”的增加，感抗“XL”也會變大，也就是說兩者是成正比的。另外，在直流電路中，由于頻率為0Hz，所以感抗為0。

在感抗中，電流與頻率成反比

下面，我們根據(jù)前面的電路圖來計算感抗。由于電抗是交流電路中電壓與電流之比，因此公式如下：

XL=V?I[Ω] 可以將該公式轉(zhuǎn)換如下：

從這個公式可以看出，電流“I”隨著頻率“f”的增加而減小，也就是說兩者成反比。

容抗

容抗是電容器（電容）在交流電變化時產(chǎn)生的阻礙作用。該阻礙是因電流變化電容器中存儲的電荷量發(fā)生變化，因而產(chǎn)生電壓變化，從而產(chǎn)生該阻礙作用。其結(jié)果是容抗會加快交流電路中的電流流動，并導(dǎo)致電流和電壓之間產(chǎn)生相位差。容抗的符號是“Xc”。

容抗的求法

容抗是電容器等電容元件引起的，取決于交流電的頻率和電容器的電容量。具體而言，容抗“Xc”可通過以下公式來計算。該公式表明，頻率越高，電抗越??；另外，電容值越大，電抗越小。

* ω：角頻率（2）[rad/s] ：頻率[Hz]

另外，電容器的電容“C”的單位“F”讀作“法”。

電容器的電容C是由電容器本身決定的固有值。因此，容抗會隨著頻率“f”的增加而變小，也就是說兩者成反比。在直流電路中，頻率為0Hz，所以容抗無窮大。

在容抗中，電流與頻率成正比

下面，我們根據(jù)前面的電路圖來計算容抗。由于電抗是交流電路中電壓與電流之比，因此公式如下：

可將該公式轉(zhuǎn)換為以下的電流公式：

從這個公式可以看出，電流“I”隨著頻率“f”的增加而增加，也就是說兩者成正比。

合成電抗

合成電抗是交流電路中感抗（電感器帶來的阻礙）和容抗（電容器帶來的阻礙）的合成阻力。這種合成阻力會影響電路中電流相位和電壓相位之間的關(guān)系，從而決定交流電路的表現(xiàn)。感抗是阻礙電流的變化并使相位延遲，而容抗則是使電流超前。合成電抗為這兩種電抗之間的差值，其結(jié)果決定電流相對于電壓是滯后還是超前。合成電抗的符號通常用“X”來表示，其值為感抗“XL”減去容抗“Xc”得到的值。

這里需要注意的是，感抗和容抗都與頻率有關(guān)。在特定頻率下，XL=Xc，即合成電抗的值可能為0。這種狀態(tài)稱為“諧振”，此時的頻率稱為“諧振頻率”。

了解電抗種類和相關(guān)項目的差異

在本文中，我們了解了電抗。電抗表示交流電路中電流流動時受到的阻礙程度。雖然“電阻”和“阻抗”這兩個術(shù)語的含義相近，但清楚地了解它們之間的差異也很重要。

請記住：電抗分線圈的電抗（感抗）和電容器的電抗（容抗）兩種。與電阻不同，電抗的值會隨頻率的變化而變化。感抗與頻率成正比，而容抗與頻率成反比。

文章來源：羅姆半導(dǎo)體集團(tuán)