电阻与阻抗?


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  • 电阻和阻抗有什么区别?

  • 什么时候我们说它是阻抗,什么时候我们说它是电阻?

  • 您能否用图表(如果可能)和实时示例进行说明。
  • 在电路中没有电容器和电感器的电路中,电抗将如何形成?

  • 我们如何实时找到电路中的电抗及其值?

  • 我的意思是可以使用任何仪器来计算电抗吗?

  • 电抗是设计人员有意保留的还是通常会在电路中形成?

所有的答案表示赞赏。


7
这很复杂...
肖恩·霍利哈内

@SeanHoulihane大声笑
efox29 '16

Answers:


10

图解!

在此处输入图片说明

这是针对复数阻抗的:

Z=R+1jωC

电阻R与施加的电压同相,因此矢量指向相同的X方向。电容器的阻抗几乎是完全无功的,即其电阻部分比1的小得多。1jωCjθj1(1j=j)
I=UZθ
θ0θ90°
jωL1jωC

编辑(在您对问题进行编辑之后)
因此,电阻将导致电流与电压同相。如果有一个虚项(),则该项代表电抗,可以是电容性或电感性,并且j

电阻+电抗=阻抗

在理想的世界中,如果没有电容器或线圈,也将没有电抗。但是,电路可能具有寄生阻抗:PCB走线的长度会引起电感电抗(表现为线圈),而相邻的两条走线将具有容性电抗(表现为电容器)。寄生阻抗是无意的,并且在大多数情况下是很麻烦的,尽管有时设计人员可以很好地利用它们。
您可以使用RLC-meter测量组件的阻抗,这将为您提供串联或并联电抗(电感性或电容性)的电阻。
电抗将显示为电压或电流的相移。此相移可以在XY模式下的示波器上显示;零相移将显示一条直线,90°相移将显示一个圆,介于两者之间的任何值都会使您成为椭圆形。


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这是阻抗图:

阻抗

阻抗基本上由两部分组成:电抗电阻,使电阻成为阻抗的子集。

为了简化计算,我们使用复数来表示阻抗。这样,我们可以得到阻抗,其中是电阻,是虚数,是电抗。如果我们稍微考虑一下复数,就会发现零是的有效值。在这种情况下,我们只有电阻而没有电抗。纯粹的电阻负载具有阻抗是正确的,因为阻抗由电阻和电抗组成,但是随着时间的流逝,术语“ 阻抗”似乎开始暗示存在某种电抗。Z=R+jXRjXX

阻抗一词的另一个问题是,它主要用于交流电路,由于某些原因,人们通常首先会接触到直流电路。直流电路不使用阻抗的原因是电抗的性质。基本上,对于电抗,我们有3种情况:电抗为零,正数和负数。

在正电抗的情况下,我们主要是电感性阻抗,阻抗的公式为 ωL ,其中是角频率,是元素的电感性。在直流电流下,频率为零,因此阻抗的虚部也为零,仅给我们电阻。由于电阻通常远低于电抗,因此理想线圈被认为具有零电阻,并且在直流电路中很短。Z=R+jωLω=2πfL

在负电抗的情况下,我们主要是电容性阻抗,阻抗的公式为。在直流电路中,随着频率接近零,电抗接近无穷大,因此,理想的电容器被建模为直流电路中的开路。Z=R+jωC=RjωC

在此处输入图片说明

阻抗的倒数也称为导纳。基本上是,其中是电导,而是电纳。Y=Z1=G+jBG=RR2+X2B=XR2+X2

更新 不幸的是,我没有那么先进,所以我不能给您一个很好的更新答案。基本上,电路的每个部分都是电阻,电感和电容器的组合。例如,可以使用Biot-Savart定律Gauss定律来计算一根导线的电感。

电容尤其可以使用电场的高斯定律库仑定律来计算。基本思想是假设物体上有一些电荷,并使用我提到的两个定律之一来描述电场,以获取物体相对于无穷远点的电势。之后,可以使用公式获得电容。QC=QV

据我所知,如今有一些电子设计程序可以根据PCB布局本身自动计算出PCB走线的电感和电容。我提供的定律是可行的,但是要计算PCB上走线的电感和电容会非常复杂。

更新2

电抗可以通过几种类型的仪器来测量,具体取决于您期望的值,所需的精度以及在特定电路上更容易使用哪种类型的仪器。

例如,您可以使用“简单”万用表来测量走线的电容和电感。为了获得更好的结果,可以使用一种称为RLCmeter的特殊类型的万用表。它会在指定的频率下显示精确的电阻和电抗,而大多数更好的模型将能够显示电感和电容。这很方便,因为在某些情况下,例如电容器的等效串联电阻可能很重要,并且无法使用简单的万用表进行测量。

在某些情况下,甚至可以使用示波器查看电抗。电抗将影响通过迹线的信号,可以用示波器检测到这种影响,然后可以根据对电路的影响来确定电抗。

至于有意部分,电感和电容是自然现象,是不可避免的,并且会经常发生。在某些电路上,设计人员可能会特别注意它们,因为它们可以改变信号通过走线传播的方式。这在现代高频数字电子学中尤为常见。另一方面,在某些电路中(例如,低频数字电子设备,仅直流系统等),设计人员可能无需过多关注电抗,而可以“让它发生”。


@ AndrejaKo-非常感谢您的答复。您能在我刚编辑时对我的问题作更多的解释吗,因为我需要进一步澄清。
Gouse Shaik 2011年

@Gouse我对答案做了一些更新,但是我不知道在实践中如何在计算机用于电路板之前进行计算。
2011年

@ AndrejaKo-谢谢您为我提供了重要信息,这使我对这个概念更加清楚。
Gouse Shaik 2011年

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@Resquiens我希望我现在修复它!感谢您多年来提出的问题!
AndrejaKo 2016年

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您的图表是不正确的,因为它暗示存在既不是电阻性也不是电抗性的阻抗,这是不正确的。阻抗恰好是它们的总和,或多或少。
克里斯·斯特拉顿
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