阻抗概念
阻抗概念

阻抗[编辑]维基百科,自由的百科全书相量图能够展示复阻抗。
阻抗(electrical impedance)就是电路中电阻、电感、电容对交流电的阻碍作用的统称。
阻抗衡量流动于电路的交流电所遇到的阻碍。
阻抗将电阻的概念加以延伸至交流电路领域,不仅描述电压与电流的相对振幅,也描述其相对相位。
当通过电路的电流就是直流电时,电阻与阻抗相等,电阻可以视为相位为零的阻抗。
阻抗通常以符号标记。
阻抗就是复数,可以以相量或来表示;其中,就是阻抗的大小,就是阻抗的相位。
这种表式法称为“相量表示法”。
具体而言,阻抗定义为电压与电流的频域比率[1]。
阻抗的大小就是电压振幅与电流振幅的绝对值比率,阻抗的相位就是电压与电流的相位差。
采用国际单位制,阻抗的单位就是欧姆(Ω),与电阻的单位相同。
阻抗的倒数就是导纳,即电流与电压的频域比率。
导纳的单位就是西门子(单位)(旧单位就是姆欧)。
英文术语“impedance”就是由物理学者奥利弗·赫维赛德于1886年发表论文《电工》给出[2][3]。
于1893年,电机工程师亚瑟·肯乃利(Arthur Kennelly)最先以复数表示阻抗[4]。
复阻抗[编辑]阻抗就是复数,可以与术语“复阻抗”替换使用。
阻抗通常以相量来表示,这种表示法称为“相量表示法”。
相量有三种等价形式:1. 直角形式:、2. 极形式:、3. 指数形式: ;其中,电阻就是阻抗的实部,电抗就是阻抗的虚部,就是阻抗的大小,就是虚数单位,就是阻抗的相位。
从直角形式转换到指数形式可以使用方程、。
从指数形式转换到直角形式可以使用方程、。
极形式适用于实际工程标示,而直角形式比较适用于几个阻抗相加或相减的案例,指数形式则比较适用于几个阻抗相乘或相除的案例。
在作电路分析时,例如在计算两个阻抗并联的总阻抗时,可能会需要作几次形式转换。
这种形式转换必需要依照复数转换定则。
欧姆定律[编辑]连接于电路的交流电源会给出电压于负载的两端,并且驱动电流于电路。
万用表测阻抗的原理

万用表测阻抗的原理万用表是一种常用的电子测量仪器,用于测量电阻、电流和电压等电学量。
而测量电阻的原理是万用表通过将一个已知电流通过待测电阻,测量其产生的电压来计算电阻值的。
下面将详细介绍万用表测阻抗的原理。
我们需要了解阻抗的概念。
阻抗是指电路对交流电源的阻碍程度,其单位为欧姆(Ω)。
阻抗由电阻和电抗两部分组成,其中电阻与直流电流通过电路时的阻碍类似;电抗则是指电感和电容等元件对交流电流阻碍的程度。
对于万用表来说,测量电阻的原理其实是通过测量电压和电流来计算阻抗值的。
在测量之前,我们需要将万用表调整到电阻测量档位。
在测量电阻的过程中,万用表会产生一定的电流流过待测电阻,然后测量电压的大小,从而计算出电阻值。
具体来说,当我们将万用表的两个探头连接到待测电阻的两端时,万用表会通过内部电路产生一个已知大小的电流,然后测量电压的大小。
万用表内部电路通常采用恒流源和测量电压的电路。
恒流源是为了保证通过待测电阻的电流始终保持不变,从而确保测量的准确性。
测量电压的电路则是通过将测量电压转化为与之成正比的信号,然后通过电路进行放大和转换,最终显示在万用表的数码显示屏上。
在测量过程中,万用表会自动调整电流的大小,以保证电流通过待测电阻的大小在设定的范围内。
通过测量电流和电压的大小,万用表可以根据欧姆定律(U=IR)来计算出电阻值。
需要注意的是,万用表的测量精度和测量范围是有限的。
在选择万用表测量范围时,应根据待测电阻的大小选择合适的档位,以保证测量结果的准确性。
同时,万用表的内部电路也会引入一定的误差,因此在测量过程中应尽量减小外界干扰,以提高测量精度。
除了测量电阻,万用表还可以测量电流和电压。
测量电流的原理类似,通过将万用表串联到待测电路中,测量电流通过万用表的大小来计算电流值。
测量电压的原理也是类似的,通过将万用表并联到待测电路的两端,测量电压的大小来计算电压值。
总结起来,万用表测量电阻的原理是通过测量电压和电流来计算阻抗值的。
阻抗概念知识讲解

阻抗概念阻抗[编辑]维基百科,自由的百科全书/wiki/%E9%98%BB%E6%8A%97 - mw-navigation/wiki/%E9%98%BB%E6%8A%97 - p-search相量图能够展示复阻抗。
阻抗(electrical impedance)是电路中电阻、电感、电容对交流电的阻碍作用的统称。
阻抗衡量流动于电路的交流电所遇到的阻碍。
阻抗将电阻的概念加以延伸至交流电路领域,不仅描述电压与电流的相对振幅,也描述其相对相位。
当通过电路的电流是直流电时,电阻与阻抗相等,电阻可以视为相位为零的阻抗。
阻抗通常以符号标记。
阻抗是复数,可以以相量或来表示;其中,是阻抗的大小,是阻抗的相位。
这种表式法称为“相量表示法”。
具体而言,阻抗定义为电压与电流的频域比率[1]。
阻抗的大小是电压振幅与电流振幅的绝对值比率,阻抗的相位是电压与电流的相位差。
采用国际单位制,阻抗的单位是欧姆(Ω),与电阻的单位相同。
阻抗的倒数是导纳,即电流与电压的频域比率。
导纳的单位是西门子 (单位)(旧单位是姆欧)。
英文术语“impedance”是由物理学者奥利弗·赫维赛德于1886年发表论文《电工》给出[2][3]。
于1893年,电机工程师亚瑟·肯乃利(Arthur Kennelly)最先以复数表示阻抗[4]。
复阻抗[编辑]阻抗是复数,可以与术语“复阻抗”替换使用。
阻抗通常以相量来表示,这种表示法称为“相量表示法”。
相量有三种等价形式:1. 直角形式:、2. 极形式:、3. 指数形式:;其中,电阻是阻抗的实部,电抗是阻抗的虚部,是阻抗的大小,是虚数单位,是阻抗的相位。
从直角形式转换到指数形式可以使用方程、。
从指数形式转换到直角形式可以使用方程、。
极形式适用于实际工程标示,而直角形式比较适用于几个阻抗相加或相减的案例,指数形式则比较适用于几个阻抗相乘或相除的案例。
在作电路分析时,例如在计算两个阻抗并联的总阻抗时,可能会需要作几次形式转换。
关于阻抗、阻抗匹配和电容的作用

关于阻抗、阻抗匹配和电容的作用关于阻抗、阻抗匹配和电容的作用收藏1. 阻抗的概念在具有电阻、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来表示,它的值由交流电的频率、电阻R、电感L、电容C相互作用来决定。
由此可见,一个具体的电路,其阻抗是随时变化的,它会随着电流频率的改变而改变。
2. 阻抗匹配的概念阻抗匹配是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达到所有高频微波信号都能传至负载的目的,不会有信号反射回来源点,从而提高能源效益。
如果不匹配有什么后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能力传递不过去,降低效率,会在传输线上形成驻波,导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。
如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,则会产生震荡,辐射干扰等。
其对整个系统的影响是非常严重的。
而在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。
当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换。
第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用,在一般电路设计较为少用。
第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法,即为串联终端匹配和并联终端匹配。
下面针对第三种匹配方法做简单的介绍,1)、串联终端匹配串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。
串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
串联终端匹配后的信号传输具有以下特点:A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播;B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
阻抗的概念

阻抗的概念在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为阻抗。
阻抗的单位是欧姆。
阻抗的概念不仅存在于电路中,在力学的振动系统中也有涉及。
阻抗是表示元件性能或一段电路电性能的物理量。
交流电路中一段无源电路两端电压峰值(或有效值)Um与通过该电路电流峰值(或有效值)Im之比称为阻抗,用z表示,单位为欧姆(Ω)。
在U一定的情况下,z越大则I越小,阻抗对电流有限制的作用。
在电流中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻。
除了超导体外,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等于零的物质,不过它要求在足够低的温度和足够弱的磁场下,其电阻率才为零。
在直流电和交流电中,电阻对两种电流都有阻碍作用;作为常见元器件,除了电阻还有电容和电感,这两者对交流电和直流电的作用就不像电阻那样都有阻碍作用了。
电容是“隔直通交”,就是对直流电有隔断作用,就是直流不能通过,而交流电可以通过,而且随着电容值的增大或者交流电的增大,电容对交流电的阻碍作用越小,这种阻碍作用可以理解为“电阻”,但是不等同于电阻,这是一种电抗,电抗和电阻单位一样,合称“阻抗”。
当然,准确的说,“阻抗”应该有三个部分,除了这两个,就是“感抗”。
感抗就是电感对电流的阻碍作用,和电容不同,电感对直流电无阻碍作用(严谨地说,在通电达到饱和之前的那个短暂的几毫秒的暂态内,也是有阻碍的)对交流有阻碍作用,感抗的单位和容抗以及电阻的单位都一样是欧姆。
输入阻抗电机转子交流阻抗测试仪。
输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。
什么是阻抗

什么是阻抗阻抗定义具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
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。
如果三者是串联的,又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C,那么串联电路的阻抗阻抗的单位是欧。
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。
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。
但是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,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,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。
在音响器材中,扩音机与喇叭的阻抗多设计为8欧姆,因为在这个阻抗值下,机器有最佳的工作状态。
其实喇叭的阻抗是随着频率高低的不同而变动的,喇叭规格中所标示的通常是一个大略的平均值,现在市面上的产品大都是四欧姆、六欧姆或八欧姆。
耳机阻抗耳机的阻抗是其交流阻抗的简称,单位为欧姆(Ω)。
一般来说,阻抗越小,耳机就越容易出声、越容易驱动。
耳机的阻抗是随其所重放的音频信号的频率而改变的,一般耳机阻抗在低频最大,因此对低频的衰减要小于高频的;对大多数耳机而言,增大输出阻抗会使声音更暗更混(此时功放对耳机驱动单元的控制也会变弱),但某些耳机却需要在高阻抗下才更好听。
阻抗分析原理
阻抗分析原理阻抗分析是一种用于研究电路或系统响应的方法,它通过分析电路中的电压和电流之间的关系,来推导出电路的特性。
在电子工程领域,阻抗分析被广泛应用于电路设计、故障诊断和信号处理等方面。
本文将介绍阻抗分析的基本原理以及其在实际应用中的重要性。
首先,我们来了解一下阻抗的概念。
阻抗是描述电路对交流电的阻碍程度的物理量,通常用Z表示,单位是欧姆(Ω)。
在电路中,阻抗包括电阻、电感和电容,它们分别对应着电路中的电阻性、感性和容性元件。
而阻抗分析就是通过对电路中各种元件的阻抗进行分析,来研究电路的性能和特性。
在阻抗分析中,我们常用复数形式来表示阻抗,即Z=R+jX,其中R表示电阻部分,X表示电抗部分,而j则是虚数单位。
这种表示方法能够将电阻、电感和电容统一起来,方便进行计算和分析。
通过对电路中各个元件的阻抗进行求和和计算,我们可以得到整个电路的总阻抗,从而了解电路对交流信号的响应和特性。
阻抗分析在电路设计中起着至关重要的作用。
通过对电路的阻抗进行分析,我们可以预测电路的频率响应、稳定性和功耗等特性。
这对于设计高性能、低功耗的电子设备至关重要。
此外,阻抗分析还可以帮助工程师在设计阶段发现电路中的潜在问题,提前进行优化和改进,从而节省成本和时间。
除了在电路设计中的应用,阻抗分析还在故障诊断和信号处理等方面发挥着重要作用。
通过对电路中各个部分的阻抗进行分析,我们可以定位故障点并进行修复,提高设备的可靠性和稳定性。
在信号处理中,阻抗分析可以帮助我们理解信号在电路中的传输特性,从而优化信号处理算法和方法。
总之,阻抗分析是电子工程领域中一项重要的技术手段,它通过对电路中各种元件的阻抗进行分析,来研究电路的特性和响应。
在电路设计、故障诊断和信号处理等方面都有着重要的应用价值。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解阻抗分析的原理和意义,从而在实际工作中更好地应用这一技术。
激光传输中的阻抗概念
激光传输中的阻抗概念激光传输中所涉及的阻抗概念主要指的是光纤与外界传输媒介之间的能量传输阻抗。
所谓阻抗,就是指光线在传输媒介中传播时所遇到的阻力或障碍,阻碍光线的传输和耗散能量的能力。
光纤是一种非常重要的激光传输媒介,它内部的光线传输会受到外界的影响。
一般情况下,光纤传输的方式可以分为两种,即单模传输和多模传输。
单模传输是指只有一束光线传输的情况,多模传输则是指多束光线并行传输的情况。
根据光纤的不同类型和传输方式,其阻抗也会有所不同。
在激光传输中,阻抗的概念主要包含两个方面,即传输阻抗和输入/输出阻抗。
传输阻抗主要指的是光纤在传输过程中所遇到的阻碍,包括光纤的吸收、散射、衰减、折射等现象。
输入/输出阻抗则是指光纤与激光输入和输出设备之间的相互适应性,即输入和输出设备对光纤传输光信号的匹配情况。
光纤的传输阻抗与其材料性质、纤芯直径、折射率等因素有关。
一般来说,光纤材料的能量散失主要包括吸收和散射两种方式,其中吸收是指光在传输过程中被光纤材料吸收,导致能量损失和光强减弱;散射是指光在光纤中发生散射现象,使得光线的传输方向发生变化,降低了光的传输效率。
而折射则影响了光线进入和离开光纤的效率,不同折射率的材料在光线进入或离开光纤时会存在一定的反射和透射损耗。
输入/输出阻抗与传输设备的输出功率、输入灵敏度、波长选择器等有关。
光纤的输入/输出阻抗需要与光纤的特性相匹配,以确保信号的有效传输。
例如,在激光光源输出到光纤之前,需要将光源输出的激光信号调整为适合光纤传输的强度和波长范围。
而在光纤的另一端,需要将传输的激光信号转换为合适的电信号,以满足接收设备的输入要求。
对于激光传输中的阻抗匹配问题,可以通过适当选择材料和光纤直径、使用纤芯匹配适当波长的光源等方式来解决。
此外,还可以使用光纤耦合器、光纤衰减器等设备来调整光纤和设备之间的匹配程度。
总结起来,激光传输中的阻抗概念主要涉及光纤在能量传输过程中所遇到的阻碍,包括传输阻抗和输入/输出阻抗两个方面。
感抗 容抗 阻抗
感抗容抗阻抗
感抗、容抗和阻抗是电学中的基本概念。
感抗指的是交流电路中的电感元件所产生的阻碍电流变化的能力,其单位为欧姆。
容抗则是交流电路中电容元件所产生的储存电荷并且阻碍电流变化的能力,其单位同样为欧姆。
阻抗则是交流电路中电阻、电感和电容元件对电流的综合阻碍能力,其单位也为欧姆。
在交流电路中,由于电流的频率和方向不断变化,因此感抗和容抗的阻碍作用会随着电流方向和频率的变化而变化。
而阻抗则是由电阻、电感和电容元件的综合作用所形成的。
在实际应用中,我们需要根据电路中的元件实际情况来进行电路分析和计算阻抗。
其中,电阻元件的阻抗为其自身的电阻值;电感元件的阻抗与其自感值以及电流频率有关;电容元件的阻抗则与其电容值以及电流频率有关。
总之,感抗、容抗和阻抗是电学中非常重要的概念,对于电路的分析和设计具有极其重要的意义。
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如何理解阻抗的概念
如何理解阻抗的概念阻抗(Impedance)是电学的一个重要概念,用来描述电路对交流电的阻碍程度。
阻抗由两个部分组成:电阻(Resistive)和电抗(Reactive)。
电阻是电流通过元件时产生的能量损耗,而电抗则是电流通过元件时产生的能量储存或释放。
阻抗的概念可以从以下几个方面来理解:1. 阻抗与电阻的区别:电阻是直流电路的特性,描述电流通过物质时产生的热损耗,单位为欧姆(Ω)。
而阻抗是交流电路的特性,描述电路对交流电的阻碍程度,既包含了电阻的特性,也包括了电感和电容的影响。
阻抗的单位为欧姆(Ω),但通常在复数形式下表示,其实部分表示电阻,虚部分表示电抗。
2. 阻抗与电抗的关系:电抗是电路对交流电的阻碍程度的一种量度,包括了电感和电容的影响。
电感产生的阻碍称为感抗(Inductive reactance),其大小与电感元件的感值和角频率成正比。
电感的特性是在电流改变时会产生电磁感应,由于电感自身磁场的作用,电流变化需要消耗或释放能量,从而产生感抗。
电感元件的感抗的计算公式为:XL = 2πfL,其中,XL为感抗值,f为角频率,L为电感的感值。
对于电容而言,电容产生的阻碍称为容抗(Capacitive reactance),其大小与电容元件的容值和角频率成反比。
电容的特性是在电流变化时会储存或释放电荷,从而产生容抗。
电容元件的容抗的计算公式为:XC = 1 / (2πfC),其中,XC为容抗值,f为角频率,C为电容的容值。
电感和电容的阻抗在交流电路中起到了影响电流和电压相位关系的作用。
3. 阻抗与复数的表示:阻抗用复数表示,复数的实部表示电阻,虚部表示电抗,具体是通过欧姆定律在复平面上的应用来表示。
例如,一个电路的阻抗为Z = R + jX,其中R为电阻,X为电抗,j表示虚数单位。
复数形式的阻抗表示方式可以方便地计算和分析电路的特性,包括电流和电压的相位差、功率因数等。
4. 阻抗的概念在电路分析和设计中的应用:阻抗的概念在电路分析和设计中具有重要作用。
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阻抗[]维基百科,自由的百科全书能够展示复阻抗。
阻抗(electrical impedance)是中、、对的阻碍作用的统称。
阻抗衡量流动于电路的交流电所遇到的阻碍。
阻抗将的概念加以延伸至交流电路领域,不仅描述电压与电流的相对,也描述其相对。
当通过电路的电流是时,电阻与阻抗相等,电阻可以视为相位为零的阻抗。
阻抗通常以符号标记。
阻抗是,可以以或来表示;其中,是阻抗的大小,是阻抗的相位。
这种表式法称为“相量表示法”。
具体而言,阻抗定义为电压与电流的比率。
阻抗的大小是电压振幅与电流振幅的绝对值比率,阻抗的相位是电压与电流的。
采用,阻抗的单位是(Ω),与的单位相同。
阻抗的是,即电流与电压的比率。
导纳的单位是(旧单位是)。
英文术语“impedance”是由物理学者于1886年发表论文《电工》给出。
于1893年,(Arthur Kennelly)最先以复数表示阻抗。
复阻抗[]阻抗是复数,可以与术语“复阻抗”替换使用。
阻抗通常以相量来表示,这种表示法称为“相量表示法”。
相量有三种等价形式:1.直角形式:、2.极形式:、3.指数形式:;其中,电阻是阻抗的实部,是阻抗的虚部,是阻抗的大小,是,是阻抗的相位。
从直角形式转换到指数形式可以使用方程、。
从指数形式转换到直角形式可以使用方程、。
极形式适用于实际工程标示,而直角形式比较适用于几个阻抗相加或相减的案例,指数形式则比较适用于几个阻抗相乘或相除的案例。
在作电路分析时,例如在计算两个阻抗的总阻抗时,可能会需要作几次形式转换。
这种形式转换必需要依照。
欧姆定律[]连接于电路的交流电源会给出电压于的两端,并且驱动电流于电路。
主条目:借着欧姆定律,可以了解阻抗的内涵:。
阻抗大小的作用恰巧就像电阻,设定电流,就可计算出阻抗两端的电压降。
则是电流滞后于电压的相位差(在时域,电流信号会比电压信号慢秒;其中,是单位为秒的)。
就像电阻将欧姆定律延伸至交流电路领域,其它直流电路分析的结果,例如(voltage division)、(current division)、、等等,都可以延伸至交流电路领域,只需要将电阻更换为阻抗就行了。
复值电压与电流[]电路内的广义阻抗可以描绘为与电阻符号相同的形状,或者描绘为加有标签的盒子。
为了简化计算,正弦电压波和正弦电流波通常以指数形式表示为、;其中,是电压振幅,是电流振幅,是正弦波的、是电压相位,是电流相位,阻抗定义为电压除以电流:。
将这公式代入欧姆定律,可以得到。
注意到对于任意时间,这方程都成立。
因此,可以令大小与相位分别相等:、。
第一个方程乃是熟悉的表达电压与电流之间关系的欧姆定律,第二个方程给出相位关系。
用相量表示法来描述,相量、分别为、。
正弦波、跟相量、的关系为、。
阻抗的定义为。
复数运算的正确性[]根据,余弦函数可以表示为。
这是一个可以用来表示电压或电流波形的实值余弦函数,可以被分解为两个复值函数。
所以,只要分析方程右边的两个复值项目的行为,就可以明了方程左边的实值余弦函数的行为。
由于这两个复值项目的实部相等,实际而言,只需要分析其中一个项目,取这项目的实部,就可以得到余弦函数:。
换句话说,只要取计算结果的实部,就可以得到答案。
在中,激励可以写成多个的叠加。
根据,每个正弦波可以单独分析计算出各自的反应,(反应本身也是一个正弦波,其频率与激励的频率相同,但通常两者的、都不相同,反应的振幅、相位会有所改变。
)对于原本激励的响应是所有单独正弦波的响应在时域的总和(或积分)。
这些单独正弦波都可以转换为以复数运算。
相量[]主条目:相量是一个常定复数,可以代表参数为时间的正弦函数的复振幅(大小和相位)。
电机工程师常会使用相量作复数运算,因为能够简化涉及正弦函数的运算,将一个微分方程问题约化为代数方程问题。
一个电路元件的阻抗可以定义为元件两端的电压相量与通过元件的电流相量,两者之间的比率,即电压与电流之间的相对振幅与相对相位。
注意到因子互相抵消,这定义等价于前面由给出的定义,电路元件的阻抗[]电容器两端的电压滞后于通过电容器的电流,两者之间的相位差为;电感器两端的电压超前于通过电感器的电流,两者之间的相位差为。
由于电压与电流的振幅相等,阻抗的的大小为1。
理想的阻抗是实数,称为“电阻”:;其中,是理想电阻器的电阻。
理想和理想的阻抗、都是虚数:,;其中,是理想电容器的,是理想电感器的。
注意到以下两个很有用的全等式:、。
应用这些全等式,理想电容器和理想电感器的阻抗以指数形式重写为、。
给定通过某阻抗元件的电流振幅,复阻抗的大小给出这阻抗元件两端的电压振幅,而复阻抗的指数因子则给出相位关系。
电阻器、电容器和电感器是三种基本电路元件。
以下段落会推导出这些元件的阻抗。
这些导引假定正弦信号。
通过,任意信号可以视为一组正弦函数的总和。
所以,这些导引可以延伸至任意信号。
电阻器[]根据欧姆定律,通过电阻器的含时电流与电阻器两端的含时电压,两者之间的关系为;其中,是时间。
设定含时电压信号为,则含时电流为。
两者的大小分别为、,相位都是。
所以,阻抗为。
电阻器的阻抗是实数。
理想电阻器不会制造相位差。
电容器[]通过电容器的含时电流与电容器两端的含时电压,两者之间的关系为。
设定含时电压信号为,则电流为。
两者的除商为。
所以,电容器阻抗的大小为,交流电压滞后90°于交流电流,或者,交流电流超前90°于交流电压。
以指数形式表示,、、,或者,应用欧拉公式,。
电感器[]通过电感器的含时电流与电感器两端的含时电压,两者之间的关系为。
设定含时电流信号为。
则电压为。
两者的除商为。
所以,电感器阻抗的大小为,交流电压超前90°于交流电流,或者,交流电流滞后90°于交流电压。
以指数形式表示,、、,或者,应用欧拉公式,。
广义s-平面阻抗[]以定义阻抗的方法只能应用于以稳定态交流信号为输入的电路。
假若将阻抗概念加以延伸,将改换为复角频率,就可以应用于以任意交流信号为输入的电路。
表示于的信号,经过后,会改为表示于的信号,改成以复角频率表示。
采用这更广义的标记,基本电路元件的阻抗为元件阻抗表达式电阻器电容器电感器对于直流电路,这简化为;对于稳定正弦交流信号,。
电抗[]主条目:电抗是阻抗的虚部。
电阻与电抗共同设定阻抗的大小和相位:、。
具有有限电抗的电路元件,会使得其两端的电压与通过的电流发生相位差:。
运作时,纯电抗元件会交替地从电路吸收电能,然后又将电能还给电路;纯电抗元件不会耗散任何电能。
容抗[]电介质分子因为电子受到电场影响,使得分子偏离平衡位置。
为了方便说明,本图将电介质和电极的空隙加大,实际上电介质会直接和电极接触。
主条目:理想的阻抗是虚数,不具有实部,其虚部称为“容抗”,与信号的角频率成反比。
电容器是由两块和夹在中间的构成,其容抗为。
从这方程可以观察到,当交流电源的角频率趋向于零时,电源会趋向于直流电源,容抗会趋向于负无穷大,假设给定电压源振幅,则电流会趋向于零。
所以,在低频率运作时,电容器貌似。
假设电源的频率越高,则容抗越低,对于电流通过的阻碍也越低。
在高频率运作时,电容器貌似。
更详细地描述,假设连接直流电流源于的两端,由于电容器中有绝缘的电介质阻隔,电荷无法穿过电容器,电容器的一块平行板会累积正电荷,另一块平行板会累积负电荷。
这过程称为“充电”。
注意到在这充电过程,整个电容器仍旧维持电中性。
分别累积于两块平行板的正电荷和负电荷会产生电场。
依照不同的电介质属性而定,这电场会将电介质的正负电荷稍微分开,或者按照电场方向改变每一个电介质分子的定向,将电介质,这会在电介质的表面形成与其对应的感应电场,其方向与原本电场相反,因此减弱原本电场的实际作用,所以电介质可以增加电容器的电容。
由于电容器的总电场,电容器的两块平行板之间会出现电压。
等到这电压不再变动之后,通过电容器的电流会等于零,所以,一般会说电容器不允许直流电流通过。
假设连接交流电流源或交流电压源于平行板电容器的两端,由于电流会周期性的变换方向,交流电流会轮流对电容器的两块平行板充电和放电,处于两块平行板的电荷会周期性的变化,因此在一个周期内,除了电流由正变负(或由负变正)的那一瞬间之外,通过电容器的电流均不为零。
因此,一般认为电容器可允许交流电流通过。
注意到电容器只能够累积有限量的电荷。
感抗[]主条目:理想的阻抗是虚数,不具有实部,其虚部称为“感抗”,与信号的角频率成正比:;其中,是感抗。
从这方程可以观察到,当交流电源的角频率趋向于零时,电源会趋向于直流电源,感抗会趋向于零,对于电流的通过阻碍越低。
所以,在低频率运作时,电感器貌似。
假设电源角频率越高,则感抗越高,假设给定电压源振幅,则电流会趋向于零。
所以,在高频率运作时,电感器貌似。
电感器是一个线圈导体。
根据,通过载流循环的变率,会生成的为;其中,是感应电动势,是磁通量。
假设电感器的线圈匝数是,则感应电动势为。
感应电动势会阻碍电流流动。
常定直流电所产生的磁场,其通过线圈的磁通量是个常数,变率为零,感应电动势也为零。
所以,常定直流电会将电感器视为短路(通常电感器的材质为低电阻率材料)。
交流电变率的时间平均值跟频率成正比,因此感抗与频率也成正比。
阻抗组合[]主条目:和应用串联电路和并联电路的阻抗计算定则,就可以计算出简单电路的总阻抗。
除了阻抗是复数以外,这定则与串联电路和并联电路的电阻计算定则等同。
但是,对于一般电路案例,还需要通过(equivalent impedance transform)这一道步骤。
和示意图。
具有多于两个终端点的阻抗电路,无法约化为只具有一个阻抗元件的等效电路;具有个终端点的阻抗电路,,最少只能约化为具有个阻抗元件的等效电路。
三终端点电路可以约化为具有三个节点的或具有四个节点的。
这两种等价电路可以互相变换。
具有任意个终端点的一般电路,只靠串联和并联组和,无法约化为具有最少个阻抗元件的电路(称为“最少电路”);通常,还必需使用和。
理论上,可以证明这些变换足够找到最少电路;不须要任何其他种复杂变换。
串联电路[]以串联方式相连接的元件。
假设一个电路的元件是以串联方式相连接,则通过每一个元件的电流都相等,等效阻抗是每一个元件的阻抗的总和:;其中,是等效阻抗,是第个元件的阻抗。
以实部项目和虚部项目表示,。
并联电路[]以并联方式相连接的元件。
假设一个电路的元件是以并联方式相连接,则每一个元件两端的电压都相等,每一个元件的阻抗的倒数,总和起来就是等效阻抗的倒数:。
对于案例,。
以实部项目和虚部项目表示,;其中,、。
测量[]当测量电路元件的阻抗时,必需先了解测量值与真实值之间可能会出现的差别。
这是因为测量仪器本身的残余阻抗和测量的准确度问题。
给定已知阻抗真实值的元件,然后比较其测量值与真实值,就可以知道这测量方法的优劣。