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交流电路设计分析中电容器阻抗的重要性及其计算方法


电子领域包含各种参数,可以衡量,辅助和影响每个电子设备的功能和性能。在设计过程中,必须准确评估这些参数,以指导初始和最终设计决策。

此外,诸如电容和阻抗之类的参数必须保持在可接受的设计范围内,否则即使精确的设计也可能无法提供所需的功能。在某些情况下,需要将一个参数转换为另一个参数。此外,在进行详细的交流电路分析时,必须将电容等参数转换为阻抗。

电容器中的电容

当然,我们将电容与电容器相关联。我们将系统存储电荷的能力称为电容。但是,在物理学中,我们将其称为系统内电荷变化与其电势变化之比。此外,法拉是其标准计量单位。

电容器的解剖。 

电容器是无源电子元件,以静电场的形式提供能量存储。电容器包含两个导电板,这些导电板由称为电介质的绝缘材料隔开。电容器的电容与板的表面积成正比,与板的间距成反比。电容还取决于分隔这些板的物质的介电常数。

在计算电容器的阻抗时,我们使用以下公式:

Z = -jX

如您所知,电抗是一个更明确的参数,它表示电容器在特定频率下将具有多少电阻。

电路中的阻抗

阻抗是电路或组件对交流电流的有源电阻,是由电抗和欧姆电阻的综合作用演变而来的。换句话说,阻抗仅仅是交流电路中电阻原理的延伸。我们还将其定义为在施加电压时电流对能量流的任何阻碍或度量。

更为技术上的定义是电路对单一频率的交流电的阻碍。总之,它是电抗和电阻的组合,我们以欧姆为单位进行测量,并用符号Z表示。

但是,电抗(X)表示组件对AC的电阻,而阻抗(Z)表示组件对ACDC的电阻。我们使用以下公式将其显示为复数:

Z = R + jX

理想情况下,电阻器的阻抗等于其电阻。在这种情况下,阻抗的实际或实际方面是电阻,而虚数为零或零。

电抗,电阻和阻抗

在直流电路中,我们可以仅使用电阻来描述组件或元件。但是,由于电容器的无限电阻,我们将其在直流电路中的电阻解释为开路。而我们将直流电路中电感的电阻视为短路(即零电阻)。理想情况下,在直流电路中使用电感器或电容器是组件的低效使用。尽管我们继续看到它们在电路中的使用,因为从功能上讲,它们不能在恒定的电流或电压下运行。

如前所述,交流电路中的阻抗是施加交流电压时与电路中电流相对的度量。它本质上是电压与电流的比率,我们在频域中表示它。此外,阻抗是一个复数,其中包含了实部和虚部:

Z = R + jX

在这里,复阻抗为Z

我们将阻力表示为R(实际方面)

我们将电抗表示为X(虚构方面)

请记住,电抗可以是负也可以是正,而阻力始终是正。而且,电抗以磁场或电场的形式存储能量,并且电路内的电阻以热量的形式耗散功率。

电容器的阻抗

电容器将一定水平的电容引入电路。在功能上,电容器以电场的形式提供电能的临时存储。这定义了电容器的功能,但是实际上,在时域中,电容器的电压相对于电流滞后90度。

根据您的观点,也可以说电容器的电流使电压领先900伏特。在任何一种情况下,我们都使用复数来表示这一操作事实。电容器阻抗的公式如下:

Z C = -j

此处,电容器的阻抗为Z C

的角频率是ω,我们计算为:

ω=2πf

 我们将信号的频率表示为f

π= 3.14

的电容的电容器的是Ç

就电容器参数而言,理想电容器的电阻为零。但是,理想电容的电抗和阻抗对于所有电容和频率值均为负。电容器的有效阻抗(绝对值)取决于频率,通常,对于理想的电容器,其总会随着频率而降低。

从上面的方程式可以明显看出,电容器的电抗与电容和频率均成反比。因此,较高的电容和较高的频率都转化为较低的电抗。总而言之,频率和电抗之间的这种反比关系有利于电容器使用,以阻止信号的低频成分,同时允许高频成分通过。

尽管很容易辨认出交流电路中的电容,但是参数阻抗要求彻底的交流电路分析。牢记这一点,对这两个参数的相互作用的重要性有更深入的了解是至关重要的。

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