一文看懂復阻抗和阻抗的區別

2020-12-15 電子發燒友

一文看懂復阻抗和阻抗的區別

發表於 2018-03-14 15:55:37

　　復阻抗的概念

　　在關聯參考方向下，正弦交流電路中任一線性無源單口的埠電壓相量與電流相量的比稱為該單口的復阻抗，用Z表示，即：Z==|Z|《Ψz。顯然復阻抗也是一個複數，但它不在是表示正弦量的複數，因而不是相量。在電路圖中有時用電阻的圖形符號表示復阻抗。

　　復阻抗是反映一段無源電路或無源二端網絡電性質的物理量。在交流電路的複數解法中，把電壓電流等簡諧量都用其對應複數表示，分別稱為復電壓、復電流。一段無源電路上復電壓、復電流的比稱為復阻抗。復阻抗的輻角等於電壓電流的位相差，稱為阻抗角。復阻抗的代數式表為Z=r+jX。式中復阻抗的實部r稱為有功電阻，復阻抗的虛部X稱為電抗。純電阻的復阻抗Z=R，純電感元件的復阻抗Z=jωL，其量值XL=ωL，稱為感抗。純電容元件的復阻抗Z=1/jωC=-j1/ωC，其量值Xc=1/ωC稱為容抗。

　　復阻抗的概念可以推廣到任一無源二端網絡，無源二端網絡上復電壓與復電流的比稱為無源二端網絡的復阻抗，表為Z=U/I。式中U為無源二端網絡兩個引出線端之間的電壓復有效值；I是通過二端網絡的電流復有效值。復阻抗既反映了這段電路阻抗的大小（用復阻抗的模表示），又反映在這段電路上電壓與電流間的位相差（用復阻抗的輻角表示）。所以復阻抗比阻抗有更豐富的內容。

　　由復阻抗的定義式Um=ImZ或U=IZ，它與直流歐姆定律有相同的形式，稱為複數形式的歐姆定律。引入復電壓、復電流、復阻抗後使得交流電路規律的表達式變得非常簡潔。

　　復阻抗譜分析

　　復阻抗譜分析是對固體電解質進行電化學研究的重要方法，它可以獲得被研究材料的多種電學信息。對於某種被研究的材料，可用交流電橋測出它在各種頻率下的復阻抗，在複平面上以實部Zr（電阻）為橫坐標，虛部的負值Zi（容抗）為縱坐標作圖，稱為復阻抗譜。然後，對此復阻抗譜進行分析和討論。

　　被研究材料的電學性質常常比較複雜。為了簡化，常採用某種等效電路進行模擬。例如，上圖所示是最簡單的等效電路，它的復阻抗譜是一個半圓，圓心在（R/2，0），半徑為R/2。於是，由實驗測定的復阻抗譜即可求得材料的直流體電阻R值。

　　實際情況並不是如此簡單。例如，用不可逆電極測量多晶固體電解質，其等效電路一般應如上圖所示，圖中Rb為晶粒體電阻，Rp和Cp為晶粒間界電阻和電容，Cdl為電極雙電層電容。此種等效電路的復阻抗譜由一個半圓和一條直線構成。在半圓的頂點上，有ω1CpRp=1，此處ω1為頂點對應的頻率。半圓在橫坐標上的截距為Rb和Rb+Rp。因此，由實驗測得的復阻抗譜即可求出晶粒的體電阻Rb、晶粒間界的電阻Rp和電容Cp等與材料性質有關的物理量。

　　仿此，對材料的復導納也可作類似處理，得到復導納譜。人們也常用復導納譜研究材料的電學性質。

　　阻抗的概念

　　在具有電阻、電感和電容的電路裡，對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一個複數，實際稱為電阻，虛稱為電抗，其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗，電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗，電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。阻抗的單位是歐姆。阻抗的概念不僅存在與電路中，在力學的振動系統中也有涉及。

　　阻抗是表示元件性能或一段電路電性能的物理量。交流電路中一段無源電路兩端電壓峰值（或有效值）Um與通過該電路電流峰值（或有效值）Im之比稱為阻抗，用z表示，單位為歐姆（Ω）。在U一定的情況下，z越大則I越小，阻抗對電流有限制的作用。

　　阻抗公式

　　Z=R+i（ωL–1/（ωC））

　　說明：負載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類型的復物，複合後統稱「阻抗」，寫成數學公式即是：阻抗Z=R+i（ωL–1/（ωC））。其中R為電阻，ωL為感抗，1/（ωC）為容抗。

　　（1）如果（ωL–1/ωC）》0，稱為「感性負載」；

　　（2）反之，如果（ωL–1/ωC）《0稱為「容性負載」。

　　阻抗和復阻抗有什麼區別

　　阻抗是復阻抗的大小。

　　阻抗不是相量，其大小為Z=√（R²+X²）。當只需要計算電流大小的時候，用阻抗即可。

　　復阻抗是相量，它不但有大小，還有幅角（即阻抗角φ，又是功率因數角），φ=arctgX/R。當需要考慮電流電壓的相位時，必須用復阻抗。

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