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技術(shù)專題
交流電路設(shè)計(jì)分析中電容器阻抗的重要性及其計(jì)算方法
電子領(lǐng)域包含各種參數(shù)，可以衡量，輔助和影響每個(gè)電子設(shè)備的功能和性能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須準(zhǔn)確評(píng)估這些參數(shù)，以指導(dǎo)初始和最終設(shè)計(jì)決策。
此外，諸如電容和阻抗之類的參數(shù)必須保持在可接受的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，否則即使精確的設(shè)計(jì)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(shù)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)參數(shù)。此外，在進(jìn)行詳細(xì)的交流電路分析時(shí)，必須將電容等參數(shù)轉(zhuǎn)換為阻抗。
電容器中的電容
當(dāng)然，我們將電容與電容器相關(guān)聯(lián)。我們將系統(tǒng)存儲(chǔ)電荷的能力稱為“電容”。但是，在物理學(xué)中，我們將其稱為系統(tǒng)內(nèi)電荷變化與其電勢(shì)變化之比。此外，法拉是其標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(chǔ)。電容器包含兩個(gè)導(dǎo)電板，這些導(dǎo)電板由稱為電介質(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(shù)。
在計(jì)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(shù)，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(duì)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(duì)能量流的任何阻礙或度量。
更為技術(shù)上的定義是電路對(duì)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(cè)量，并用符號(hào)Z表示。
但是，電抗（X）表示組件對(duì)AC的電阻，而阻抗（Z）表示組件對(duì)AC和DC的電阻。我們使用以下公式將其顯示為復(fù)數(shù)：
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?qū)嶋H方面是電阻，而虛數(shù)為零或零。
電抗，電阻和阻抗
在直流電路中，我們可以僅使用電阻來(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(xù)看到它們?cè)陔娐分械氖褂?，因?yàn)閺墓δ苌现v，它們不能在恒定的電流或電壓下運(yùn)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(duì)的度量。它本質(zhì)上是電壓與電流的比率，我們?cè)陬l域中表示它。此外，阻抗是一個(gè)復(fù)數(shù)，其中包含了實(shí)部和虛部：
Z = R + jX
在這里，復(fù)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(gòu)方面）
請(qǐng)記住，電抗可以是負(fù)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(chǔ)能量，并且電路內(nèi)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(chǔ)。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(duì)于電流滯后90度。
根據(jù)您的觀點(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(fù)數(shù)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(jì)算為：
ω=2πf
我們將信號(hào)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(shù)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(duì)于所有電容和頻率值均為負(fù)。電容器的有效阻抗（絕對(duì)值）取決于頻率，通常，對(duì)于理想的電容器，其總會(huì)隨著頻率而降低。
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(zhuǎn)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(hào)的低頻成分，同時(shí)允許高頻成分通過(guò)。
盡管很容易辨認(rèn)出交流電路中的電容，但是參數(shù)阻抗要求徹底的交流電路分析。牢記這一點(diǎn)，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的相互作用的重要性有更深入的了解是至關(guān)重要的。