前言

在交流電路中使用的 “阻抗 ”和 “直流電阻 ”有什么區(qū)別？

另外“特性阻抗 “和 ”阻抗 "的單位都是相同的[Ω]，但它們有什么區(qū)別呢？

我們現(xiàn)在就來解釋這些問題。

01阻抗表示電流通過的阻力

對于電路設(shè)計(jì)師而言這個(gè)專業(yè)術(shù)語并不陌生，但 “阻抗 ”究竟代表什么呢？

由于阻抗[Z]和直流電阻[R]的單位都是 “Ω”，因此直觀上看來，它們表示的是電流[I]通過的難易程度以及電壓[V]和電流[I]之間的比值。如果用電流通過的難易程度來表示歐姆定律，如下方公式 (1) 所示：

如果要表示電壓與電流的比值，具體表現(xiàn)公式為 (2) ：

其中符號[Z]表示阻抗，[R]表示直流電阻，在這里需要分別進(jìn)行特殊說明。如字母所示，直流電阻表示直流電流途徑元器件時(shí)，元器件兩端產(chǎn)生的阻抗或電壓。另一方面，阻抗擴(kuò)展了直流電阻的概念，表示電阻（電流通過的難易程度）或施加交流電時(shí)電壓與電流的比率。直流電在這里被認(rèn)為是頻率為 0 赫茲的交流電。

因此，“阻抗 ”和 “直流電阻 ”基本上同屬一個(gè)概念，其中“直流電阻 ”僅代表處理直流電的特殊情況，而 “阻抗 ”則表示處理交流電（包括直流電）的電阻。在實(shí)際應(yīng)用中，“阻抗 ”和 “直流電阻 ”常常被區(qū)分開來，“阻抗 ”指的是對交流電的電阻，而 “直流電阻 ”指的是對直流電的情況。

02電阻、電容和線圈的阻抗

有關(guān)電阻、電容和線圈的阻抗關(guān)系如圖 1~3 所示，其中橫軸表示頻率，縱軸表示阻抗。理想情況下的電阻、電容和線圈的阻抗如圖1所示。而實(shí)際電阻、電容和線圈的表現(xiàn)要復(fù)雜一些，因?yàn)樗鼈兏髯远加休p微的電感、電容和電阻成分。我們將在下一次進(jìn)行解釋。

有關(guān)電阻器的阻抗與頻率有關(guān)，虛部為零，實(shí)部不變。對于電阻而言，“阻抗”=“直流電阻”。因此，就電阻而言，沒有必要了解阻抗和直流電阻。(見圖 1）

圖一

電容的阻抗，有一個(gè)隨頻率反向減小的虛部和一個(gè)在所有頻率都下降為零的實(shí)部。它對直流電流同樣適用。（參考圖2）

圖二

線圈的阻抗，隨著虛部的增加與頻率呈現(xiàn)正比關(guān)系。實(shí)部在所有頻率下均為零。對直流電流而言屬于短路。（參考圖3）

圖三

03阻抗實(shí)部和虛部的含義

電容和線圈的用復(fù)數(shù)容抗表示，并根據(jù)頻率的不同而增減。此外，電阻只有實(shí)部，而電容和線圈只有虛部。此外，電容的阻抗是負(fù)的。那么負(fù)阻抗又代表什么？、

阻抗的實(shí)部和虛部又是什么意思？

事實(shí)上，阻抗的實(shí)部代表實(shí)際電阻值，當(dāng)交流或直流電通過時(shí)就會產(chǎn)生電力損耗，而虛部在交流電通過時(shí)不會產(chǎn)生損耗，而是以電場和磁場的形式儲存電能。如果是電容，交流電會以電場能的形式儲存在電容內(nèi)。如果是線圈，則以磁場能儲存在線圈周圍。換句話說，當(dāng)交流電流經(jīng)電容和線圈時(shí)，它們并不像電阻那樣消耗電能，而是將其作為電磁場能儲存在元件內(nèi)部。因此需要一個(gè)真正的元件將其作為電能消耗掉，就像電阻一樣。

因?yàn)殡妷合鄬τ诮涣麟娧舆t了 90°，電容的阻抗（虛部）為負(fù)。對于線圈，阻抗則為正，因此電壓相對于電流前進(jìn) 90°。在電阻中，沒有虛部只有實(shí)部，因此相對于交流電而言沒有電壓相位差。這就是阻抗的真正本質(zhì)。

總結(jié)

有關(guān)阻抗可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

電阻、電容和線圈中的交流電通導(dǎo)難度，亦或是交流電壓與交流電流的比值。

阻抗的實(shí)部是電阻值，實(shí)際消耗電量，而虛部儲存能量，不消耗電量。

如果阻抗的虛部為正，則交流電壓相對于交流電流前進(jìn) 90 度，如果為負(fù)，則交流電壓后退 90 度。

當(dāng)電容中沒有電荷時(shí)，電容兩端的電壓為零。在這種狀態(tài)下，當(dāng)交流電流經(jīng)電容時(shí)，電荷以電場能的形式儲存在電容器內(nèi)，電容兩端電壓升高，電流減小。當(dāng)電荷儲存到電容的容量時(shí)，電流停止流動，電壓變得與供給電壓相同。這意味著當(dāng)電容兩端電壓為零時(shí)，會有更多的電流流過，電流隨著電壓的增加而減小，最終電流為零，電容的電壓等于供給電壓。這意味著電壓的相位滯后于電流。

當(dāng)交流電加在線圈上時(shí)，會與線圈電感產(chǎn)生相應(yīng)的電壓。這意味著，當(dāng)交流電流經(jīng)線圈時(shí)，會產(chǎn)生磁場。但空間不喜歡突然產(chǎn)生的磁場，因此線圈兩端會產(chǎn)生電壓，以抑制磁場的產(chǎn)生。將其與慣性定律相比較，就很容易理解了。在慣性定律中，靜止的物體試圖保持靜止，而運(yùn)動的物體試圖保持運(yùn)動。這是因?yàn)榭臻g不喜歡變化，而交流電產(chǎn)生的磁場也同樣不喜歡變化，因此線圈兩端都會產(chǎn)生電壓。就線圈而言，一開始產(chǎn)生的電壓會隨著電流的流動而減小，最終變?yōu)榱悖虼穗娏鞅３植蛔?。電容的情況正好相反，電壓與電流同相。

您現(xiàn)在了解阻抗的概念了嗎？

在本系列的下一篇文章中，我們將繼續(xù)討論特性抗阻。

（本文作者：JAE（日本航空電子） 連接器事業(yè)部 產(chǎn)品企劃課 池田浩昭）