容抗和感抗公式(电容的容抗为什么是负的)

电阻、感抗、容抗和阻抗是电工学中经常见到的。同时，人们常说这个电路有阻性、感性和容性，在特殊情况下，电路会出现谐振。我们来分析比较一下这些物理量之间的区别和联系，以及它们组合成电路后的电路性质。

阻力:

电阻是导体对电流的电阻。电阻越大，这个导体的电阻越大，电阻越小，这个导体的电阻越小。任何事物都有电阻，只是电阻大小不同，阻挡电流的能力不同。绝缘体阻挡电流的能力最强，所以我们用绝缘体隔离导体，防触电，而超导体的电阻几乎为零。

电阻通常用字母r表示。电阻是导体本身的特性。其大小只与自身因素有关，与外界因素无关。换句话说，一个电阻制作完成后，其阻值已经固定，不会随着外界因素的影响而变化。这就是阻力定律，表述如下:

R=ρL/S

ρ ——制作电阻器的材料的电阻率，国际单位为欧姆米(ω·m)；

L——绕成电阻的导线长度，国际单位为米(m );

S——绕成电阻的导线的截面积，国际单位为平方米(m );

r-电阻值，国际单位是欧姆，简称ω。

交流电路和DC电路中的电阻是相同的，不会随着电源频率的变化而变化。

感应电阻:

在交流电路中，电感线圈对电流的阻断作用就是感抗。电感的大小由以下公式表示:

XL= ωL = 2πfL

XL为感抗，国际单位为欧姆(ω)；

ω是交流电的角频率，国际单位是弧度每秒(rad/s)；

f是交流电的频率，国际单位是赫兹(Hz)；

l是电感线圈的电感量，国际单位是亨利(h)。

显然，感抗的大小不仅与其自身的因子(L)有关，还与外加交流电的角频率(ω)或频率(f)有关。

电感线圈的电感L越大，电感XL也越大。

交流电的角频率ω或频率f越高，感抗XL越大，这意味着电感线圈具有低频、高频电阻的特性。

我们可以认为DC的频率为零，所以电感也为零，这对DC没有任何阻碍。即电感线圈具有传导DC和抵抗交流的特性。

电容电阻:

在交流电路中，电容器对电流的阻断作用是容抗。电容表示如下:

XC= 1/(ωC) = 1/(2πfC)

XC是容抗，国际单位是欧姆(ω)；

ω是交流电的角频率，国际单位是弧度每秒(rad/s)；

f是交流电的频率，国际单位是赫兹(Hz)；

c是电容器的电容量，国际单位是法拉(f)。

显然，容抗的大小不仅与自身的因数(C)有关，还与外加交流电的角频率(ω)或频率(F)有关。

电容器的电容c越大，容抗XC越小。

交流电的角频率ω或频率f越高，容抗XC越小，对交流电的阻碍越小。这意味着电容器具有高通频率和低频电阻的特性。

我们可以认为DC的频率为零，所以容抗无穷大，对DC的阻断作用也是无穷大。也就是说，电容器具有将DC与交流隔离的特性。

阻抗:

在由电阻、电感和电容组成的电路中，对交流电的电阻称为阻抗。阻抗常用z表示，阻抗的国际单位是欧姆(ω)。

阻抗由电阻、感抗和容抗组成，但不是三者的简单相加。对于特定的电路，阻抗不是恒定的，而是随频率变化的。

下面介绍由电阻、电感和电容组成的串联和并联电路，它们的阻抗和电路的特性。

RLC串联电路:

RLC串联电路RLC串联电路

如上面的电路图所示。

因为R、L、C串联，所以流过R、L、C的电流都是I..

阻抗、电压和功率之间的关系是一个三角形，如下图所示。

阻抗、电压和功率三角形阻抗、电压和功率三角形

其中z为RLC串联后的总阻抗，XLC=XL-XC，为感抗和容抗合并后的电抗；u是RLC串联后的总电压，ULC=UL-UC，是电感上的电压和电容上的电压合成的电压；s是RLC串联电路的视在功率，国际单位是伏安(var)；，QLC=QL-QC是电感上的无功功率QL和电容上的无功功率QC合成的无功功率，无功功率的国际单位是Va；p是有功功率，国际单位是瓦特(W)。

Z/U/S和R/UR/P之间的角度是功率因数角。

Xlc = XL-xc >: 0，或者当感抗XL大于容抗xc时，电压除以电感大于除以电容，电路是感性的。电感电路的三角形如下图所示:

感性电路三角形电感电路三角形

Xlc = XL-xc < 0，或者当感抗XL小于容抗xc时，电压除以电容大于除以电感，电路为容性。电容电路的三角形如下图所示:

容性电路三角形电容电路三角形

当XLC=XL-XC=0，或者感抗XL等于容抗XC时，电路为阻性，电路中发生串联谐振。此时，总阻抗Z=R是RLC串联电路的最低阻抗。利用这一点，在电子电路中，用RLC串联作为某一频率的陷波滤波器，即在某一频率附近，陷波滤波器对该频率的阻抗最小，然后旁路该频率附近的信号。

疏水阀的特性曲线如下图所示。当f=f0时，发生串联谐振，Z=R时，阻抗最小。

陷波器特性曲线陷阱特性曲线

RLC并联电路:

RLC并联电路RLC并联电路

如上面的电路图所示。

因为R、L、C并联，所以加在R、L、C上的电压都和u一样。

阻抗、电流和功率之间的关系是一个三角形，如下图所示。

阻抗、电流和功率三角形阻抗、电流和功率三角形

其中z为并联RLC的总阻抗，1/xlc = 1/XL-1/xc；I是RLC并联电路的总电流，ILC=IL-IC，是流经电感的电流和流经电容的电流的组合电流；s是RLC并联电路的视在功率，国际单位是伏安(VA)，QLC=QL-QC是电感上的无功功率QL和电容上的无功功率QC合成的无功功率，无功功率的国际单位是VARp是有功功率，国际单位是瓦特(W)。

(1/Z)/I/S和(1/R)/IR/P之间的角度是功率因数角。

1/xlc = 1/XL-1/xc >: 0，或者当容抗xc大于感抗XL时，流过电感的电流大于流过电容的电流，电路是感性的。电感电路的三角形如下图所示:

感性电路三角形电感电路三角形

1/xlc = 1/XL-1/xc < 0，或者当感抗XL大于容抗xc时，流过电容器的电流大于流过电感器的电流，电路是容性的。电容电路的三角形如下图所示:

容性电路三角形电容电路三角形

当XLC=XL-XC=0，或者感抗XL等于容抗XC时，电路为阻性，电路中发生并联谐振。此时，总阻抗Z=R就是RLC并联电路的最大阻抗。利用这一点，在电子电路中，并联使用RLC作为选频器，在某一频率，即某一频率附近，选频器对该频率的阻抗最大，对该频率附近的信号选择性最好。

频率选择器的特性曲线如下图所示。当f=f0时，发生并联谐振，增益最大。

选频器特性曲线选频器特性曲线