在这篇文章中呢,我将用尽量简短的语言来告诉大家,什么是阻抗,什么是电抗。
电阻相信大家已经很熟悉了,但我们讨论到电感和电容的时候,我们经常使用阻抗的这个词汇。这个词汇呢,可能涉及到一些数学推理,不过我想我会尽量明白的教给大家的,这到底是什么?
阻抗等于电抗加上电阻。如下面的公式所示。
Z=R+jX
在特定频率的电路中,我们可以使用这一个阻抗,在电容电感存在时也进行戴维南等效或者诺顿定理或者欧姆定律,这个是非常有效的。
当我们讨论一个电路的时候,我们可以用阻抗来代替我们所考虑的电阻,事实上我们也会经常这么说。在一个电路中,电容的电压相位永远是落后电流相位90度的,而电感的电压相位永远是超前电流相位的90度的。但是在大多数情况下,我们的电路不是单单的电容或者电感,我们是有阻性和容性相结合的。所以我们一般会给出阻抗这一概念来描述特定频率下的阻值。
当我们对一个电容输入一个正弦波的时候,我们可以根据电容的特性来进行推导,公式如下。
当我们的输入信号为 V0sinwt时,
流过电容的电流为
嗯,大家应该可以看到sin信号变成了cos信号,所以这个就是电容信号的电压落后90度的原因。但是现在让我们不考虑它的相位,我们只考虑它的电压幅值, 我们可以得出电流幅值表示为
我们可以通过把以上的公式等效欧姆定律来看出来电容的阻抗。通过以上的推导,我们可以看到电容的阻抗是1/wc。
同样的推导可以用于电感,电感阻抗我就可以直接给出结果了就是wc
好,下面我们就用等效阻抗的方法来计算一下。一微法的电容在60赫兹120伏的电路中,它的流过的电流是多少呢?我说的是真实有效值电流。
I = 120/(2*π*60*0.000001) = 43.4mA
利用阻抗的欧姆定律,我们再看另一个例子, Rc构成的高通和低通滤波器。
低通:
高通:
但是我们如果看一下实际的频率曲线,会发现在中间频率段,实际测量和我们的理论计算是有误差的,如下图所示,纵坐标为输出与输入电压的比值横坐标为wRC 。(虚线是我们的计算结果,实线是实际的测试结果,我们可以看到在中间频率是有一定误差的)
误差的原因是我们只考虑了幅值,而未考虑到相位的原因。关于信号的相位这个问题,我会在后面的文章继续更新,欢迎您关注,谢谢。
好了,本篇文章介绍了阻抗,包括电容的阻抗,电感的阻抗,然后阻抗的作用呢,主要是可以把电容和电感在特定频率的电路中转化为一种可以用大名单定理和欧姆定理的一种特殊的电阻,方便后面的分析。如果你觉得本篇文章还可以的话,欢迎点赞分享收藏。