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電抗

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交流電路(如串聯RLC電路)中,電抗(英語:Reactance)是類似於直流電路電阻電流的阻礙作用,用於描述電容電感對電流的阻礙作用,其計量單位也是歐姆。在交流電路分析中,電抗用 X 表示,是複數阻抗虛數部分,用於表示電感及電容對電流的阻礙作用。電抗隨著交流電路頻率而變化,並引起電路電流與電壓的相位變化。

分析

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阻抗即電阻與電抗的總合,用數學形式表示為:

Z 即阻抗,單位為歐姆
R 為電阻,單位為歐姆
X 為電抗,單位為歐姆
j 是虛數單位
  • X > 0 時,稱為感性電抗
  • X = 0 時,阻抗為純電阻
  • X < 0 時,稱為容性電抗

一般應用中,只需知道阻抗的強度即可:

對電阻為0的理想純感抗容抗元件,阻抗強度就是電抗的大小。

一般電路的總電抗等於:

其中 為電路的感抗, 為電路的容抗。

現實中,大部份負載都是電感性,例如:變壓器電動機。定義感抗為正,容抗為負,可以避免負數出現,方便計算。

感抗

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因為電路中存在電感電路(如線圈),由此產生的變化的電磁場,會產生相應的阻礙電流變化的感生電動勢 。這個作用稱為感抗 () 。電流變化越大,即電路頻率越大,感抗越大;當頻率變為0,即成為直流電時,感抗也變為0。感抗會引起電流與電壓之間的相位差。感抗可由下面公式計算而來:

複數分析中:

其中

是複數單位
就是感抗,單位為歐姆
角速度,單位為弧度/秒
是頻率,單位為赫茲
是線圈電感,單位為亨利

容抗

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容抗的概念反映了交流電可以通過電容器這一特性,交流電頻率越高,容抗越小,即電容的阻礙作用越小。容抗同樣會引起電流與電容兩端電壓的相位差。當頻率等於零,容抗無限大,即直流電不能流過電容器。

容抗可由下面公式計算而來:

在交流電的複數分析中,容抗表示為:

其中

  • 是複數單位
  • 是容抗,單位為歐姆
  • 是角速度,單位為 弧度/每秒
  • 是頻率,單位為赫茲
  • 是電容,單位為法拉

參考資料

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  • Pohl R. W. Elektrizitätslehre. – Berlin-Gottingen-Heidelberg: Springer-Verlag, 1960.
  • Popov V. P. The Principles of Theory of Circuits. – M.: Higher School, 1985, 496 p. (In Russian).
  • Küpfmüller K. Einführung in die theoretische Elektrotechnik, Springer-Verlag, 1959.