交流电和交流电路的基本概念.ppt
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单相交流电路课件
【例2.4】 u1=311sinωt V
u2=311sin(ωt-120°) V
u3=311sin(ωt+120°) V (1) 试写出u1、u2、u3
(2) 画出u1、u2、u3的相量图；利用相量图求出它们的和u。
【解】(1) 它们的有效值相同都为220 φ1=0,φ2=-2π/3,φ3=2π/3 V
图2.4
图2.5
图2.6
图2.7
1.2 正弦量的有效值
有效值是根据电流的热效应（即电能转化为热 能）得出的。
现将两个阻值相同的电阻分别通以交流电流i和 直流电流I，如果在交流电的一个周期T内，两个电阻 消耗的电能相等，即产生的热量相同，那么这个直 流电流的数值就是这个交流电流的有效值。
在直流电路中，电阻在一个周期时间内消耗的 WD=I2RT 同样，在交流电路中，电阻在一个周期内消耗
图2.8
而复数的指数形式便于复数的乘除运算。设有
A=|A|ejφ1
B=|B|ejφ2 A×B=|AB|ej(φ1+φ2) A/B=|A/B|ej(φ1-φ2)
2.2.2 正弦量的相量表示
u=Umsin(ωt+φu)
另有一复数为
A(t)=Umej(ωt+φu) =Umcos(ωt+φu)+jUmsin(ωt+φu)
因为电流初相位为零，由前面可知角频率为 314rad/s, i=55×1.414×sin314t 相量图如图2.18 A
QL=ULI=220×55=12100 var
(2) 如将电源的频率变为1000Hz , I=U/XL=220/80=2.75 A
图2.18 Ω
XL=2πfL=2×3.14×1000×12.75×10-3=80
《电工基础》第5章 正弦交流电路ppt课件
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11
三、正弦交流电的变化范围
1. 最大值 ：正弦交流电在一个周期所能达到的 最大瞬时值，又称峰值、幅值。
用大写字母加下标m表示，如Em、Um、 Im。
2.有效值 ：加在同样阻值的电阻上，在相同的 时间内产生与交流电作用下相等的热量的直 流电的大小。
用大写字母表示，如E、U、I。
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12
最新课件
14
• 用数字万用表测量正弦交流电压时要选择交流
挡，测量的结果是电压有效值；若不慎错用直 流挡，则显示为零。
用直流挡测量市电显示为零
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15
• 用数字万用表测量直流电压时要选择直流挡， 测量的结果是电压平均值；若不慎错用交流挡， 则显示为零 。
用交流挡测量最叠新层课电件池显示为零
16
（1）同一相量图中，相同单位的相量应按相 同比例画出。
（2）一般取直角坐标轴的水平正方向为参考 方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。
（3）用相量图表示正弦交流电后，它们的加、 减运算可按平行四边形法则或三角形法则进行。
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27
§5-3 单一参数的交流电路
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28
一、纯电阻电路
• 只含有电阻元件的交流电路称为纯电 阻交流电路。
QCUCICIC 2XCU XC C 2
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50
§5-4 LC谐振电路
最新课件
51
一、RLC串联电路
• 1．电压三角形 如图所示为RLC串
联电路，为正弦交流 电压，这三个元件流 过同一电流，电流与 各元件电压参考方向 如图所示。
最新课件
52
• 设电流的解析式为
iImsint
• 电阻、电感和电容两端的电压分别为
电路课件三相交流电路
无功功率
表示电路与电源之间交换 的功率，计算公式为 Q=UIsinφ。
视在功率
表示电路的总功率，计算 公式为S=UI。
03 三相交流电路的负载
星形连接的负载
总结词
星形连接是一种常见的三相交流电路的负载连接方式，具有对称性和平衡性。
详细描述
星形连接的负载将三个单相负载（如灯泡、加热器等）的一端连接在一起，另一 端分别接到三相电源的三个相线上。由于三个单相负载的阻抗和电流不同，它们 各自分配到的电压和电流也不同，但整体上保持对称和平衡。
稳定性பைடு நூலகம்
三相交流电的频率恒定，一般为50Hz 或60Hz，保证了电力系统的稳定运行 。
三相交流电的应用
工业用电
三相交流电广泛应用于工业生产 中，如电动机控制、加热设备等
。
家庭用电
家庭中的单相用电主要源自三相交 流电的分配，如照明、家电等。
电力系统
三相交流电是现代电力系统的基础 ，保障了整个电力网络的稳定运行 。
04 三相交流电路的变压器
变压器的结构与工作原理
变压器的基本结构
变压器由两个或多个绕组构成， 一个为初级绕组，另一个为次级 绕组，它们被一个共同的铁芯所
环绕。
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将初 级绕组中的电能传递到次级绕组
中，实现电压和电流的变换。
变压器的种类
变压器有多种类型，如电力变压 器、音频变压器、中频变压器等
线圈和磁铁
发电机内部有若干线圈和 磁铁，当线圈旋转时，磁 通量发生变化，从而产生 三相交流电。
相位差
三相交流电的相位互差 120度，确保了三相交流 电的平衡和稳定性。
三相交流电的特点
平衡性
《三相交流电概述》课件
04
三相交流电的负载
线性负载
定义
线性负载是指其阻抗在交流电的整个周期内保持 恒定的负载。
特性
线性负载的电流和电压波形具有相同的形状，相 位差保持不变。
应用
白炽灯、电阻器等。
非线性负载
01
02
03
定义
非线性负载是指其阻抗随 时间变化的负载，导致电 流和电压波形不具有相同 形状或相位差发生变化。
特性
高压输电
01
02
03
04
高压输电是通过高压线路将电 能从发电厂传输到负荷中心， 以减少线路损耗和降低传输成
本。
高压输电线路通常采用分裂导 线，以增加线路的输电容量。
高压输电电压等级通常在 200kV以上，常见的有330kV
、500kV和765kV等。
高压输电线路通常采用架空线 路或电缆线路，其中架空线路
发电机的基本构造
发电机通常由转子、定子和三相 绕组组成。转子在磁场中旋转，
从而产生旋转磁场。
旋转磁场的产生
当发电机转子绕组中通入直流电 流时，电流在磁场中受到安培力 作用，使转子旋转起来。随着转 子旋转，定子中的感应电动势也
随之产生。
交流电的产生
由于发电机转子连续旋转，定子 中的感应电动势也连续变化，从
旋转磁场的优点
与直流电机相比，旋转磁场具有更大的输出功率和更高的效率。此外， 旋转磁场还具有结构简单、维护方便等优点。
03
三相交流电的特性
电压波形
总结词：正弦波形
详细描述：三相交流电的电压波形是正弦波，这是因为交流电的大小和方向随时 间变化，而正弦波是最能模拟这种变化的波形之一。
电流波形
总结词
绕组材料的选择
直流电和交流电.最全优质PPT
直流电和交流电
一、直流电路
1.闭合电路 2.动态分析 二、交流电路
1.交流电 2.变压器
1.闭合电路
I E Rr
E U 外 Ir E U 外 U内
内电路 E r
当R外 r时
P出
E R
r
2
R
E2 4r
P出 100% R 100% 50%
P总
Rr
外电路
R
纯电阻电路与非纯电阻电路
A． 时，c、d间电压瞬 时值为110V
B. 电压表的示数为22V C．若将滑动变阻器触片P向上
移，电压表和电流表示数均变大 D．若将单刀双掷开关由a拔向b，两电流表的
示数均变小
练1、如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、
b接在电压u＝311sin314t （V）的正弦交流电源
上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，
围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡电阻R=9.0Ω，磁场的磁
感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势
瞬时值的表达式为
，其中Bm为磁感应强度的最
大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，不
I n 布的磁场．已知线圈的匝数n=100，电阻r=1.
2
1
功率关系： P1=P2
P2 决定P1
例4、如图，理想变压器原副线圈的匝数比10：1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电 表，除R以外其余电阻不计，从某时刻开始在原线
圈将开c、关d接两在端a加处上,则的(交B变电) U1=311sin100πt(V),并
5W
4、理想变压器
不考虑工作中的能量损失、线圈电阻及磁
B非、纯灯电泡阻恰用泄能电正器漏常W发=，U光It3、如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，仅在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分
一、直流电路
1.闭合电路 2.动态分析 二、交流电路
1.交流电 2.变压器
1.闭合电路
I E Rr
E U 外 Ir E U 外 U内
内电路 E r
当R外 r时
P出
E R
r
2
R
E2 4r
P出 100% R 100% 50%
P总
Rr
外电路
R
纯电阻电路与非纯电阻电路
A． 时，c、d间电压瞬 时值为110V
B. 电压表的示数为22V C．若将滑动变阻器触片P向上
移，电压表和电流表示数均变大 D．若将单刀双掷开关由a拔向b，两电流表的
示数均变小
练1、如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、
b接在电压u＝311sin314t （V）的正弦交流电源
上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，
围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡电阻R=9.0Ω，磁场的磁
感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势
瞬时值的表达式为
，其中Bm为磁感应强度的最
大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，不
I n 布的磁场．已知线圈的匝数n=100，电阻r=1.
2
1
功率关系： P1=P2
P2 决定P1
例4、如图，理想变压器原副线圈的匝数比10：1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电 表，除R以外其余电阻不计，从某时刻开始在原线
圈将开c、关d接两在端a加处上,则的(交B变电) U1=311sin100πt(V),并
5W
4、理想变压器
不考虑工作中的能量损失、线圈电阻及磁
B非、纯灯电泡阻恰用泄能电正器漏常W发=，U光It3、如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，仅在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分
电工学课件PPT课件
叠加定理
叠加定理是线性电路的重要性 质，通过将多个电源单独作用 时的响应叠加起来得到总响应
。
03
交流电与变压器
交流电的基本概念
交流电的定义
交流电是指电流的方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内 的平均值为零。
交流电的特点
交流电具有大小和方向周期性变化的特点，其电压和电流的波形呈 正弦或余弦函数。
电工学课件
目录
• 电工学简介 • 电路分析 • 交流电与变压器 • 电机与控制 • 安全用电与保护
01
电工学简介
电工学的发展历程
古代的静电和静磁现象
人类对电和磁的认识可以追溯到古代， 如闪电、静电和磁石吸引铁的现象。
电磁感应定律的发现
19世纪初，英国物理学家迈克尔·法 拉第发现了电磁感应定律，为发电机 的发明奠定了基础。
01
03
电阻
导体对电流的阻碍作用称为电阻，用 字母R表示。
电感
表示线圈产生自感电动势的本领的物 理量称为电感，用字母L表示。
05
04
电容
表示电容器容纳电荷的本领的物理量 称为电容，用字母C表示。
电工学在日常生活和工业生产中的应用
家用电器的使用
电工学在家庭生活中应用广泛，如照明、空调、冰箱、洗衣机等电器 的使用都涉及到电工学的知识。
交流电的频率
交流电的频率是指电流每秒钟周期性变化的次数，单位为赫兹（Hz）。
变压器的工作原理
01
变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应原理，将一种电压的电能转换为另一种电压的电
能。
02
变压器的组成
变压器由两个绕组组成，一个称为初级绕组，另一个称为次级绕组，它
们被一个共同的铁芯所环绕。
叠加定理是线性电路的重要性 质，通过将多个电源单独作用 时的响应叠加起来得到总响应
。
03
交流电与变压器
交流电的基本概念
交流电的定义
交流电是指电流的方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内 的平均值为零。
交流电的特点
交流电具有大小和方向周期性变化的特点，其电压和电流的波形呈 正弦或余弦函数。
电工学课件
目录
• 电工学简介 • 电路分析 • 交流电与变压器 • 电机与控制 • 安全用电与保护
01
电工学简介
电工学的发展历程
古代的静电和静磁现象
人类对电和磁的认识可以追溯到古代， 如闪电、静电和磁石吸引铁的现象。
电磁感应定律的发现
19世纪初，英国物理学家迈克尔·法 拉第发现了电磁感应定律，为发电机 的发明奠定了基础。
01
03
电阻
导体对电流的阻碍作用称为电阻，用 字母R表示。
电感
表示线圈产生自感电动势的本领的物 理量称为电感，用字母L表示。
05
04
电容
表示电容器容纳电荷的本领的物理量 称为电容，用字母C表示。
电工学在日常生活和工业生产中的应用
家用电器的使用
电工学在家庭生活中应用广泛，如照明、空调、冰箱、洗衣机等电器 的使用都涉及到电工学的知识。
交流电的频率
交流电的频率是指电流每秒钟周期性变化的次数，单位为赫兹（Hz）。
变压器的工作原理
01
变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应原理，将一种电压的电能转换为另一种电压的电
能。
02
变压器的组成
变压器由两个绕组组成，一个称为初级绕组，另一个称为次级绕组，它
们被一个共同的铁芯所环绕。
《三相交流电路》课件
02
三相交流电路的基本元件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
变压器
01
02
03
04
变压器是三相交流电路中的重 要元件，用于改变电压的大小
和方向。
变压器由铁芯和绕组组成，绕 组分为初级和次级绕组。
变压器的工作原理基于电磁感 应定律，通过磁场耦合实现电
压和电流的变化。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
相电压与线电压的关系
01
02
03
相电压
在三相交流电路中，每一 相的电压称为相电压。
线电压
三相交流电路中，任意பைடு நூலகம் 相之间的电压称为线电压 。
关系
线电压是相电压的√3倍， 且线电压超前相应相电压 30°。
相电流与线电流的关系
相电流
ERA
三相交流电路的定义
总结词
三相交流电路是由三个相位差为120度的单相交流电源组成的电力网络。
详细描述
三相交流电路由三个单相交流电源组成，这三个电源在相位上互差120度。这种 组合使得三相交流电在输送和使用过程中能够实现更高效的电能传输和分配。
三相交流电的产生
总结词
三相交流电通常由发电机产生，通过 电磁感应原理，将机械能转换为电能 。
照明系统
家庭照明系统中的荧光灯、LED灯等 ，需要三相交流电来驱动。通过合理 的配线设计，可以实现照明系统的安 全、节能和舒适。
电力系统
并网发电
大型风力发电和太阳能发电系统产生的电能，需要通过逆变器转换成三相交流电后并入电 网。这样可以实现不同类型电源之间的互补，提高电力系统的稳定性。
《电工基础》课件——2.交流电
Z称为阻抗，量纲为欧姆，X称为电抗，|Z|称为阻抗的模，φ称为阻抗角，阻抗模是电压 与电流有效值或最大值比值，阻抗角是电路中电压与电流之间的夹角，即电压与电流的相 位差。阻抗是一个复数。阻抗形式的相量模型如图c所示。
2.RLC串联的交流电路
对于任意一个无源单口交流网络的总阻抗计算和直流电路总电阻的计算方法一样，串联总阻抗 等于各阻抗相加，并联总阻抗的倒数等于各阻抗倒数的和，不同的是阻抗的运算要按照复数的 运算法则进行
间的相位差，并说明哪个超前。 解：求相位差要求两个正弦量的函数形式必须一致，所以首先要将电流i改写成正弦函数形式：
i 6sin(t 20 90 ) 6sin(t 110 )A 因此，相位差为： u i 60 110 50
所以电流超前电压50˚。
4.瞬时值、最大值、有效值差
正弦电量的瞬时值是随时间变化的量。 正弦电量瞬时值中的最大值称为正弦量的最大值或幅值；
三相电源
2．三相电源的连接
（2）三角形连接（△接）。
将三相绕组的首端和末端顺次连接在一 起，即A接Z，B接X，C接Y，如右图所 示，称为三角形连接，电源三角形连接 时无中性线，一般用于三相三线制电路。
三角形连接时端线与端线间电压是线电 压，电源每一相电压为相电压。线电压 等于相电压。
U AB UCA U BC
正弦交流电路功率
有功功率 无功功率 视在功率
1.有功功率
交流电路的有功功率又叫平均功率，定义为瞬时功率在一个周期内的平均值。
p UI cos UI
λ=cosφ，称为电路的功率因数，φ称为电路的功率因数角（等于阻抗角）。
对于负载，功率因数不会为负，因为当电路为电阻性电路时，φ=0， cosφ=1，有功功率最大；当电路为感性和容性电路时，考虑到极端 情况，φ=±90˚，cosφ=0，有功功率为零。
2.RLC串联的交流电路
对于任意一个无源单口交流网络的总阻抗计算和直流电路总电阻的计算方法一样，串联总阻抗 等于各阻抗相加，并联总阻抗的倒数等于各阻抗倒数的和，不同的是阻抗的运算要按照复数的 运算法则进行
间的相位差，并说明哪个超前。 解：求相位差要求两个正弦量的函数形式必须一致，所以首先要将电流i改写成正弦函数形式：
i 6sin(t 20 90 ) 6sin(t 110 )A 因此，相位差为： u i 60 110 50
所以电流超前电压50˚。
4.瞬时值、最大值、有效值差
正弦电量的瞬时值是随时间变化的量。 正弦电量瞬时值中的最大值称为正弦量的最大值或幅值；
三相电源
2．三相电源的连接
（2）三角形连接（△接）。
将三相绕组的首端和末端顺次连接在一 起，即A接Z，B接X，C接Y，如右图所 示，称为三角形连接，电源三角形连接 时无中性线，一般用于三相三线制电路。
三角形连接时端线与端线间电压是线电 压，电源每一相电压为相电压。线电压 等于相电压。
U AB UCA U BC
正弦交流电路功率
有功功率 无功功率 视在功率
1.有功功率
交流电路的有功功率又叫平均功率，定义为瞬时功率在一个周期内的平均值。
p UI cos UI
λ=cosφ，称为电路的功率因数，φ称为电路的功率因数角（等于阻抗角）。
对于负载，功率因数不会为负，因为当电路为电阻性电路时，φ=0， cosφ=1，有功功率最大；当电路为感性和容性电路时，考虑到极端 情况，φ=±90˚，cosφ=0，有功功率为零。
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8
u(t) =U0 cost
i(t) =I0 cos(t-/2)
Z U0 L
I0 = u -i = /2
纯电感的阻抗等于L，两端的电压比通过其中的
电流超前/2的相位。
i,u u
y
U
t
o
t
o i ux
i
I
9
3. 电容C
～u
C
把电压u(t) =U0 cost 加在电容为C的电容器的两 端，极板上的瞬时电量为q(t) = CU0 cos t .
简谐波
简谐波在线性电路
中可独立传播。
1
二、描述简谐交流电的特征量
频率、振幅和相位是描述简谐交流电的特征量，
知道这三个量，被描述的简谐交流电就被确定了。
交流电简谐量(电动势e、电流i和电压u )的瞬时
值可表示为
iue(((ttt))) IU000ccocosos(s((ttti e)u))
1. 频率和周期 频率表示单位时间内交流电简谐量
§13-2 交流电和交流电路的基本概念
一、交流电的类型 （alternating current）
大小和方向都在随时间变化的电流称为变电流， 而如果变化是周期性的，称为交变电流或交流电。
交流电有多种类型。依照余弦(或正弦)函数的形 式随时间变化的称为简谐交流电，或简谐波。
简谐波是最基本、最重要的。
非简谐式 叠加 的交流电 分解
i
U
t
ux
11
总结： 只要电压或电流中之一是简谐波，另一个也必定 是同频率的简谐波； 在纯电阻电路中，电压与电流同相位，在纯电感 电路中，电压超前于电流/2的相位，在纯电容电 路中，电压落后于电流/2的相位；
随着频率的升高，线圈的感抗按正比关系增大， 电容器的容抗却按双曲线关系减小，而电阻则与频 率无关。
反映元件电压u(t)与过其中电流i(t)关系有两个
一个为量值关系，即两者的峰值之比(有效值
之比)，称为元件的阻抗 (impedance) ，用Z表示
Z U0 U I0 I
另一个关系称为相位关系，即两者相位之差，
用表示 = u - i .
一个电路也需要用这两种关系来描述电路两端的
电压与通过电路的电流之间的联系，其中量值关
交流电在dt内焦耳热 dQ=i 2Rd t=(RI02cos2t)dt ,
一个周期内产生的焦耳热为
Q
dQ
T 0
( RI 02
cos2
t)dt
1 2
RI02T
3
按照有效值的定义
RI
2T
1 2
RI 0 2 T
1 I 2 I 0 0.707I0
交流电的有效值等于其峰值的0.707倍。仿照
此关系，把交流电的电动势e和电压u的有效值分
2
= 2f = T
变化的次数，周期表示交流电简谐 量完成一次变化所需要的时间。
2
2. 峰值和有效值
振幅在交流电中常称为峰值，就是0、I0和U0，
表示交流电简谐量随时间变化的最大幅度。
一般用有效值量度交流电的大小或强弱。
有效值 交流电通过某电阻在一周期内产生焦耳热， 与某恒定电流通过同电阻在相同时间内产生的焦耳 热相等，恒定电流的量值就是该交流电的有效值。
iux
7
2.电感L
～u
L
把电压u(t) =U0 cost 加在线圈两端，电流随时间
变化，线圈中产生自感电动势
eL
L
di dt
相当电路存在两个电源，u (t) + eL = iR .
忽略线圈和电路上的电阻，可得 u(t) = -eL ,
U0
cos
t
L
di dt
i(t)
U0
L
sin
t
I0
cos(t2)Fra bibliotek系称为电路的阻抗。
6
1. 电阻R
把电压 u(t)=U0cost 加在电阻R的两端。通过电
阻的电流为
i(t)
u(t) R
U0 R
cos
t
I0
cos
t
u(t) =U0 cost i(t) =I0 cost
ZR
R 0
纯电阻的阻抗就是电阻本身，两端的电压与通过
其中的电流同相位。
～u
i,u u
y
U
I
t
R
i
to
相位决定了交流电简谐量在任一瞬间的状态， 即任一瞬间交流电简谐量量值的大小、极性的正 负和变化的趋势。
初相位则决定了交流电简谐量在初始时刻的状 态，即初始时刻交流电简谐量量值的大小、极性 的正负和变化的趋势。
相位是交流电所特有的物理量。交流电的复杂性也
表现在相位上。
5
三、单元件的阻抗和相位差 (single element)
电路的电流等于电容器极板上电量的变化率
i(t)
dq dt
CU0
sin
t
I0
cos(
t
) 2
10
u(t) =U0 cost i(t) =I0 cos(t+/2)
Z U0 1
I0 C
= u - = -/2
纯电容的阻抗等于1/ C，两端的电压比通过其中
的电流落后/2的相位。
y
i,u u
I
o
t
io
别写为 = 0.7070 , U = 0.707U0 .
各种交流电器的额定电压、额定电流，以及常 用的交流电表所指示的交流电路的电压、电流， 一般都是有效值。
4
3. 相位和初相位
i(t) I0 cos(t i )
在式中的( t +e )、( t +i )和( t +u )都称为 相位，其中e、i 和u 都称为初相位。
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元件
阻抗 相位差 特性
电阻
R
0 与频率 无关
电感 L=2fL /2 通直流,
阻交流
电容
1 1
-/2 通交流
C 2fC
阻直流
仅在频率不太高时才是正确的。随着频率的升高， 趋肤效应越来越明显，电阻元件和导线的有效截 面积减小，电阻就增大了
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