容抗
1)定义或解释
电容对正弦交流电的阻碍作用叫做容抗.
(2)单位
容抗的单位是欧姆.
(3)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=I2XC.
感抗
1)定义或解释
自感对正弦交流电的阻碍作用,叫做感抗.
(2)单位
感抗的单位是欧姆.
(3)说明
①当交流电通过电感线圈的电路时,电路中产生自感电动势,阻碍电流的改变,形成了感抗.自感系数越大则自感电动势也越大,感抗也就越大.如果交流电频率大则电流的变化率也大,那么自感电动势也必然大,所以感抗也随交流电的频率增大而增大.交流电中的感抗和交流电的频率、电感线圈的自感系数成正比.在实际应用中,电感是起着“阻交、通直”的作用,因而在交流电路中常应用感抗的特性来旁通低频及直流电,阻止高频交流电.
②在纯电感电路中,电感线圈两端的交流电压(u)和自感电动势(εL)之间的关系是u=-εL,而εL =-Ldi/dt,所以u=Ldi/dt.正弦交流电作周期性变化,线圈内自感电动势也在不断变化.当正弦交流电的电流为零时,电流变化率最大,所以电压最大.当电流为最大值
时,电流变化率最小,所以电压为零.由此得出电感两端的电压位相超前电流位相π/2 (如图).
在纯电感电路中,电流和电压的频率是相同的.电感元件的阻抗就是感抗(XL=ωL=2πfL),它和ω、L都成正比.当ω=O时则XL =O,所以电感起“通交、阻直”或者“通低频,阻高频”的作用.
③在纯电感电路中,感抗不消耗电能,因为在任何一个电流由零增加到最大值的1／4周期的过程中,电路申的电流在线圈附近将产生磁场,电能转换为磁场能储藏在磁场里,但在下一个1／4周期内,电流由大变小,则磁场随着逐渐减弱,储藏的磁场能又重新转化为电能返回给电源,因而感抗不消耗电能(电阻发热忽略不计).
电气回路的主要组成部分有电阻、电容和电感.电感具有抑制电流变化的作用,并能使交流电移相.把具有电感作用的绕线式的静止感应装置称为电抗器.
电力系统中所采取的电抗器,常见的有串联电抗器和并联电抗器.串联电抗器主要用来限制短路电流,也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波.