电阻电抗和阻抗

电阻、电抗和阻抗

电阻、电抗和阻抗的定义

电阻——欧姆定律定义的参数：电压与电流之比，单位欧姆。

电抗——交流电流通过电感或者电容压降时，电压与电流之比，虚数表示， 单位欧姆。

阻抗——电阻与电抗的复合参数，用复数表示，实部为电阻，虚部为电抗， 单位欧姆。

电阻

在直流电中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。电阻很小的物质称作良导体，如金属等；电阻极大的物质称作绝缘体，如木头和塑料等。还有一种介于两者之间的导体叫做半导体，而超导体则是一种电阻值几近于零的物质。

电抗

在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗（用X表示），意即抵抗电流的作用。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系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式。

感抗 (XL)

电流变化越大，即电路频率越大，感抗越大；当频率变为0，即成为直流电时，感抗也变为0。感抗会引起电流与电压之间的相位差。感抗可由下面公式计算而来：

XL = ωL = 2×π×f× L

XL 就是感抗，单位为欧姆 Ω

ω 是角频率，单位为弧度/每秒 rad/s f 是频率，单位为赫兹 Hz L是电感，单位为亨利 H

1、当交流电通过电感线圈的电路时，电路中产生自感电动势，阻碍电流的改变，形成了感抗，自感系数越大则自感电动势也越大，感抗也就越大。如果交流电频率大则电流的变化率也大，那么自感电动势也必然大，所以感抗也随交流电的频率增大而增大。交流电中的感抗和交流电的频率、电感线圈的自感系数成正比。在实际应用中，电感是起着“阻交、通直”的作用，因而在交流电路中常应用感抗的特性来旁通低频及直流电，阻止高频交流电。

2、在纯电感电路中，电感线圈两端的交流电压(u)和自感电动势(εL)之间的关系是u=-εL，而εL =-Ldi/dt，所以u=Ldi/dt。正弦交流电作周期性变化，线圈内自感电动势也在不断变化，当正弦交流电的电流为零时，电流变化率最大，所以电压最大。当电流为最大值时，电流变化率最小，所以电压为零。由此得出电感两端的电压位相超前电流位相π/2。在纯电感电路中，电流和电压的频率是相同的，电感元件的阻抗就是感抗(XL=ωL=2πfL)，它和ω、L都成正比，当ω=0时则XL =0，所以电感起“通直流、阻交流”或者“通低频，阻高频”的作用。 3、在纯电感电路中，感抗不消耗电能，因为在任何一个电流由零增加到最大值的1／4周期的过程中，电路中的电流在线圈附近将产生磁场，电能转换为磁场能储藏在磁场里，但在下一个1／4周期内，电流由大变小，则磁场随着逐渐减

弱，储藏的磁场能又重新转化为电能返回给电源，因而感抗不消耗电能(电阻发热忽略不计)。

容抗 (Xc)

反映了交流电可以通过电容这一特性，交流电频率越高，容抗越小，即电容的阻碍作用越小。容抗同样会引起电流与电容两端电压的相位差，容抗可由下面公式计算而来：

Xc = 1/（ω×C）= 1/（2×π×f×C） Xc 是容抗，单位为 欧姆 Ω

ω 是角频率，单位为 弧度/每秒 rad/s

f 是频率，单位为 赫兹 Hz C 是电容，单位为 法拉 F

1、在纯电容电路中，接通电源时，电源的电压使导线中自由电荷向某一方向作定向运动，由于电容器两极板上在此过程中电荷积累而产生电势差，因而反抗电荷的继续运动，这样就形成容抗。

2、对于带同样电量的电容器来说，电容越大，两板的电势差越小，所以容抗和电容成反比。交流电频率越高，充、放电进行得越快，容抗就越小，所以容抗和频率也成反比，即Xc=1/ωC。

3、在理想条件下，当ω=0，因为Xc=1/ωC，则Xc趋向无穷大，这说明直流电将无法通过电容，所以电容器的作用是“通交，隔直”。在交流电路中，常应用容抗的频率特性来“通高频交流，阻低频交流”。

4、在纯电容的电路中，电容器极板上的电量和电压的关系式是q=CU。同时在△t时间内电容器极板上电荷变化为△q所以电路中电流为I=△q/△t，在电容电路中电容的基本规律是I=C·△u/△t。由于正弦交流电在一周期内的电压作周期变化，所以电压的变化率（△q/△t）是在改变的。由此得出，当电压为零时，其电压变化率（△q/△t）为最大，电路中电流也最大；反之，当电压为最大值时，其电压变化率（△q/△t）为零，电流也为零。所以电路中电流的相位超前于电容两端电压的π/2。

5、在纯电容电路中的电容不消耗电能。因为在充电过程中，电容器极板间建立了电场将电源的电能转换成电场能，在放电过程中，电场逐渐消失，储藏的电场能又转换为电能返回给电源。所以纯电容电路的有功功率为零，对外不作功，而无功功率的最大值QL=(I^2)Xc。

阻抗

在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗，常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。总的阻抗：Z=R+jX，X 为电抗，j 是虚数单位。 当 X > 0 时，称为感性电抗

当 X = 0 时，电抗为0 当 X < 0 时，称为容性电抗

因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大，也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。