交流電路設計分析中電容器阻抗的重要性及其計算方法

2020-11-20

電子領(lǐng)域包含各種參數，可以衡量，輔助和影響每個(gè)電子設備的功能和性能。在設計過(guò)程中，必須準確評估這些參數，以指導初始和最終設計決策。

此外，諸如電容和阻抗之類(lèi)的參數必須保持在可接受的設計范圍內，否則即使精確的設計也可能無(wú)法提供所需的功能。在某些情況下，需要將一個(gè)參數轉換為另一個(gè)參數。此外，在進(jìn)行詳細的交流電路分析時(shí)，必須將電容等參數轉換為阻抗。

電容器中的電容

當然，我們將電容與電容器相關(guān)聯(lián)。我們將系統存儲電荷的能力稱(chēng)為“電容”。但是，在物理學(xué)中，我們將其稱(chēng)為系統內電荷變化與其電勢變化之比。此外，法拉是其標準計量單位。

電容器的解剖。 

電容器是無(wú)源電子元件，以靜電場(chǎng)的形式提供能量存儲。電容器包含兩個(gè)導電板，這些導電板由稱(chēng)為電介質(zhì)的絕緣材料隔開(kāi)。電容器的電容與板的表面積成正比，與板的間距成反比。電容還取決于分隔這些板的物質(zhì)的介電常數。

在計算電容器的阻抗時(shí)，我們使用以下公式：

Z = -jX

如您所知，電抗是一個(gè)更明確的參數，它表示電容器在特定頻率下將具有多少電阻。

電路中的阻抗

阻抗是電路或組件對交流電流的有源電阻，是由電抗和歐姆電阻的綜合作用演變而來(lái)的。換句話(huà)說(shuō)，阻抗僅僅是交流電路中電阻原理的延伸。我們還將其定義為在施加電壓時(shí)電流對能量流的任何阻礙或度量。

更為技術(shù)上的定義是電路對單一頻率的交流電的阻礙?？傊?，它是電抗和電阻的組合，我們以歐姆為單位進(jìn)行測量，并用符號Z表示。

但是，電抗（X）表示組件對AC的電阻，而阻抗（Z）表示組件對AC和DC的電阻。我們使用以下公式將其顯示為復數：

Z = R + jX

理想情況下，電阻器的阻抗等于其電阻。在這種情況下，阻抗的實(shí)際或實(shí)際方面是電阻，而虛數為零或零。

電抗，電阻和阻抗

在直流電路中，我們可以?xún)H使用電阻來(lái)描述組件或元件。但是，由于電容器的無(wú)限電阻，我們將其在直流電路中的電阻解釋為開(kāi)路。而我們將直流電路中電感的電阻視為短路（即零電阻）。理想情況下，在直流電路中使用電感器或電容器是組件的低效使用。盡管我們繼續看到它們在電路中的使用，因為從功能上講，它們不能在恒定的電流或電壓下運行。

如前所述，交流電路中的阻抗是施加交流電壓時(shí)與電路中電流相對的度量。它本質(zhì)上是電壓與電流的比率，我們在頻域中表示它。此外，阻抗是一個(gè)復數，其中包含了實(shí)部和虛部：

Z = R + jX

在這里，復阻抗為Z

我們將阻力表示為R（實(shí)際方面）

我們將電抗表示為X（虛構方面）

請記住，電抗可以是負也可以是正，而阻力始終是正。而且，電抗以磁場(chǎng)或電場(chǎng)的形式存儲能量，并且電路內的電阻以熱量的形式耗散功率。

電容器的阻抗

電容器將一定水平的電容引入電路。在功能上，電容器以電場(chǎng)的形式提供電能的臨時(shí)存儲。這定義了電容器的功能，但是實(shí)際上，在時(shí)域中，電容器的電壓相對于電流滯后90度。

根據您的觀(guān)點(diǎn)，也可以說(shuō)電容器的電流使電壓領(lǐng)先900伏特。在任何一種情況下，我們都使用復數來(lái)表示這一操作事實(shí)。電容器阻抗的公式如下：

Z C = -j

此處，電容器的阻抗為Z C

的角頻率是ω，我們計算為：

ω=2πf

 我們將信號的頻率表示為f

π= 3.14

的電容的電容器的是?

就電容器參數而言，理想電容器的電阻為零。但是，理想電容的電抗和阻抗對于所有電容和頻率值均為負。電容器的有效阻抗（絕對值）取決于頻率，通常，對于理想的電容器，其總會(huì )隨著(zhù)頻率而降低。

從上面的方程式可以明顯看出，電容器的電抗與電容和頻率均成反比。因此，較高的電容和較高的頻率都轉化為較低的電抗?？偠灾?，頻率和電抗之間的這種反比關(guān)系有利于電容器使用，以阻止信號的低頻成分，同時(shí)允許高頻成分通過(guò)。

盡管很容易辨認出交流電路中的電容，但是參數阻抗要求徹底的交流電路分析。牢記這一點(diǎn)，對這兩個(gè)參數的相互作用的重要性有更深入的了解是至關(guān)重要的。