容抗

一叶飘零 · 发表于 2006-12-15 16:00:00

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容抗
【概念】
　　交流电是能够通过电容的，但是将电容器接入交流电路中时，由于电容器的不断充电、放电，所以电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用，物理学上把这种阻碍作用称为容抗，用字母Xc表示。所以电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大，交流电容易通过电容，说明电容量大，电容的阻碍作用小；交流电的频率高，交流电也容易通过电容，说明频率高，电容的阻碍作用也小。实验证明，容抗和电容成反比，和频率也成反比。如果容抗用Xc表示，电容用C表示，频率用f表示，那么
　　 Xc＝1／(2πfC)
　　容抗的单位是欧姆。知道了交流电的频率f和电容C，就可以用上式把容抗计算出来。
【说明】
　　 ①在纯电容电路中，接通电源时，电源的电压使导线中自由电荷向某一方向作定向运动，由于电容器两极板上在此过程中电荷积累而产生电势差，因而反抗电荷的继续运动，这样就形成容抗。
　　 ②对于带同样电量的电容器来说，电容越大，两板的电势差越小，所以容抗和电容成反比。交流电频率越高，充、放电进行得越快，容抗就越小。所、以容抗和频率也成反比。即Xc=1/ωC。
　　 ③在理想条件下，当ω=0，因为Xc=1/ωC，则Xc趋向无穷大，这说明直流电将无法通过电容，所以电容器的作用是“通交，隔直”。在交流电路中，常应用容抗的频率特性来“通高频交流，阻低频直流”。
　　 ④ 在纯电容的电路中，电容器极板上的电量和电压的关系式是q=CU。同时在△t时间内电容器极板上电荷变化为△q所以电路中电流为I=△q/△t，在电容电路中电容的基本规律是I=C·△u/△t。由于正弦交流电在一周期内的电压作周期变化，所以电压的变化率（△q/△t）是在改变的。由此得出，当电压为零时，其电压变化率（△q/△t）为最大，电路中电流也最大。反之，当电压为最大值时，其电压变化率（△q/△t）为零，电流也为零。所以电路中电流的相位超前于电容两端电压的π/2。如图所示。
　　 ⑤在纯电容电路中的电容不消耗电能。因为在充电过程中，电容器极板间建立了电场将电源的电能转换成电场能，在放电过程中，电场逐渐消失，储藏的电场能又转换为电能返回给电源。所以纯电容电路的有功功率为零，对外不作功，而无功功率的最大值QL=(I^2)Xc。

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