电阻、电感、电容的交流特性

周二, 7 八月 2018 - 11:11

我们已经知道交流电有以下性质：

1.大小和方向均做周期性变化，平均值为零；有三要素：幅值、角频率、初相位；

2.描述交流电的方式有瞬时值表示法、波形图、有效值、矢量法；

3.不同的交流电之间可能同相、反相、正交，或者相差某个角度；

4.交流电通过电阻、电感、电容以及它们的组合电路，所表现出来的性质不同，主要反映在相位、阻抗、功率上；

以上四点和直流电均不同，因此交流电在计算上有自己的公式、方法、性质。

好了，回顾了上述问题之后就可以进行以下学习了；电阻、电感、电容的差别之处在以下6个方面，我们逐一进行讲解，对比。

一、电阻

1.瞬时值关系式：u=RI，也就是通过电阻的电压等于通过的电流与电阻的乘积，注意这个公式里面的u、i均是小写；这个公式中实际使用当中很少用到，它反映的是电压和电流的瞬时值关系；

2.有效值关系：电阻等于电压与电流的比值，注意这里的电压和电流均是有效值，这个是非常实用的公式，我们应该掌握，它和直流电路的计算方式是一样的；
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3.阻抗：电阻的阻抗就是电阻，怎么听起来这么别扭呢？我们前面讲过，阻抗包括电阻、感抗、容抗，是针对不同的电抗元件而言的，这是交流电特有的；
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4.矢量图，从图上可以看出，加在电阻上的电压和电流是同相关系；
<img alt="矢量图" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="17593790-6874-4bff-b316-9eb68f1cd67b" src="/sites/default/files/inline-images/%E7%9F%A2%E9%87%8F%E5%9B%BE-3.jpg" />
5.功率,等于电压与电流的积，或者电流的平方与电阻的积，P=UI,单位瓦特（W），这个功率叫有功功率，就是实实在在的消耗了电能的功率，这是电阻特有的，它就是一个耗能元件；

6.功率因数：我们知道功率因数就是电压和电流相位差的余弦，由于加在电阻上的电压和电流同相，即相位差为零，那么其功率因数就是cosφ=1，这是最大值；

二、电感L

1.瞬时值关系
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也就是加在交流电上的电压与电流的变化率成正比，注意和电阻的瞬时值一样u、i均是小写；这个公式有价值，应记住；另外是与变化率成正比，不是变化量也不是固定值，这与电阻不同；

2.有效值关系：加在电感上的电流与电压成正比，等于感抗，注意电压电流均是有效值，这个是非常实用的公式，我们应该掌握，它和电阻在形式上一致；
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3.阻抗：电感对电流有阻碍作用，其值的大小用感抗表示XL=2πfL，f交流电的频率，L电感；从该公式可以看出，交流电频率越大，电感对其感抗越大，这就是交流电的通直隔交作用，用它的这个功能可以进行滤波；

4.矢量图：从图上可以看出，加在电感上的电压超前于电流90°
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5.功率,有功功率P=0，也就是电感的有功功率为零，它不是耗能元件，它是储能元件，其储能能力用无功功率表示QL=UI，等于电压与电流的积，或者电流的平方与感抗的积，,单位乏尔（var），这是其重要特点； 
6.功率因数：由于加在电感上的电压超前于电流90°，也就是二者的相位差90°，那么cosφ=0；

三、电容C

1.瞬时值关系
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也就是通过电容的电流与其两端的电压的变化率成正比，注意和电阻的瞬时值一样u、i均是小写；这个公式有价值，应记住；

2.有效值关系：加在电容上的电流与电压成正比，等于容抗，注意这里的电压、电流均是有效值，这个是非常实用的公式，我们应该掌握，它和电阻、感抗的计算式在形式上一致；
<img alt="有效值关系" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="25ae46ac-30aa-4c36-b95a-10526f2e8b5b" src="/sites/default/files/inline-images/%E6%9C%89%E6%95%88%E5%80%BC%E5%85%B3%E7%B3%BB-8.jpg" />
3.阻抗，电容和电阻、电感一样，也对电流有阻碍作用，其值的大小用容抗表示，f交流电的频率，C电容，通过这个公式我们可以看出，交流电的频率越大，容抗越小，直流电频率为零，容抗无限大，这就是电容的隔直通交作用。
<img alt="阻抗" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="ef5a418d-070b-4350-8bc5-48d85703f14e" src="/sites/default/files/inline-images/%E9%98%BB%E6%8A%97-9_0.jpg" />
4.矢量图，从图上可以看出，加在电容上的电压滞后于电流90°
<img alt="加在电容上的电压滞后于电流90" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="672207a2-f469-4afe-b2f3-00e67ed84dcf" src="/sites/default/files/inline-images/%E7%9F%A2%E9%87%8F%E5%9B%BE-10.jpg" />
5.功率,P=0，也就是电容和电感的有功功率均为零，它也不是耗能元件，它和电感一样是储能元件，其储能能力用无功功率表示QL=UI，等于电压与电流的积，或者电流的平方与容抗的积，,单位也是乏尔（var），

6.功率因数，由于加在电容上的电压超前于电流90°，也就是二者的相位差90°，那么cosφ=0；

通过以上的分析，我们看出交流电通过电阻、电感、电容所表现出来的性质大不相同，正是这种差异，使得它们的组合性质多样化，表现出了丰富多彩的性质，在电子电路中得到了广泛的应用，比如选频、移相等。

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