容抗

交流電是能夠通過電容的，但是將電容器接入交流電路中時，電容器極板上所帶電荷對定向移動的電荷具有阻礙作用，物理學上把這種阻礙作用稱為容抗，用字母Xc表示。所以電容對交流電仍然有阻礙作用，交流電容易通過電容，說明電容量大，電容的阻礙作用小；交流電的頻率高，交流電也容易通過電容，說明頻率高，電容的阻礙作用也小。

基本介紹

• 中文名：容抗
• 外文名：capacitive reactance
• 簡介：容抗和電容成反比
• 測量方法：萬用表測電容器
• 符號：Xc

簡介

電容器就象連線在自來水管里的水箱,水箱可以儲水和放水。電容器在電路里也具有充電和放電的功能,是一個儲能容器。當把它接待交流電路的時候,由於交流電的大小和方向隨時間變化而變化,因此電容器也在不斷的充電和放電,電容器的板極上所帶的電荷就對發生定向移動的電荷具有阻礙的作用,我們把這種阻礙作用就叫做電容器的容抗,用字母表示,其大小由公式Xc=1/2πfc來確定。式中: Xc 容抗國際單位制單位為歐姆(Ω),f交流電的頻率國際單位制單位為赫茲(Hz ),C電容器的容量國際單位制單位為法拉(F)。由式中可以看出:交流電的頻率越高、電容器的容量越大,電容器的容抗就越小。因此電容器具有通交流阻直流,通高頻阻低頻的作用,直流電(f=0, Xc →∞ )不能通過電容器的 ,電容器的這點特性剛好與前面講的電感線圈的特性剛好相反。感抗和容抗只存在於交流電路中,在純電阻電路里只有一些分布電感和分布電容存在,對線路影響不大。

產生原因

電容器接到交流電源時，實際上自由電荷也沒有通過兩極間的絕緣介質，只是由於兩極板間的電壓在變化，當電壓升高時，電荷向電容器的極板上聚集，形成充電電流；當電壓降低時，電荷離開極板，形成放電電流。電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，表現為交流“通過”了電容器。問題是在給電容器充電的同時，積累在兩極板上的電荷又會排斥將要到達兩極板的電荷，因此對交變電流也有阻礙作用。

影響因素

電容器的電容越大，表明電容器儲存電荷的能力越大，在電壓一定的條件下，單位時間內電路中充、放電移動的電荷量越大，電流越大，所以電容對交變電流的阻礙作用越小，即容抗越小；在交變電流的電壓一定時，交變電流的頻率越高，電路中充、放電越頻繁，單位時間內電荷移動速率越大，電流越大，電容對交變電流的阻礙作用越小，即容抗越小。表達式：Xc=1/(2πfC)

公式

實驗證明，容抗和電容成反比，和頻率也成反比。如果容抗用Xc表示，電容用C表示，頻率用f表示，那么正弦交流電下的容抗

Xc=1/(2πfC)

Xc = 1/（ωC）= 1/（2πfC）

Xc--------電容容抗值；歐姆

ω---------角頻率（角速度）

π---------圓周率，約等於3.14

f---------頻率，我國國家電網對工頻是50Hz

C---------電容值 法拉

知道了交流電的頻率f和電容C，就可以用上式把容抗計算出來。

測量方法

萬用表測電容器：用電阻檔，根據電容容量選擇適當的量程，並注意測量時對於電解電容黑表筆要接電容正極。①、估測微法級電容容量的大小：可憑經驗或參照相同容量的標準電容，根據指針擺動的最大幅度來判定。所參照的電容不必耐壓值也一樣，只要容量相同即可，例如估測一個100μF/250V的電容可用一個100μF/25V的電容來參照，只要它們指針擺動最大幅度一樣，即可斷定容量一樣。②、估測皮法級電容容量大小：要用R×10kΩ檔，但只能測到1000pF以上的電容。對1000pF或稍大一點的電容，只要錶針稍有擺動，即可認為容量夠了。③、測電容是否漏電：對一千微法以上的電容，可先用R×10Ω檔將其快速充電，並初步估測電容容量，然後改到R×1kΩ檔繼續測一會兒，這時指針不應回返，而應停在或十分接近∞處，否則就是有漏電現象。對一些幾十微法以下的定時或振盪電容（比如彩電開關電源的振盪電容），對其漏電特性要求非常高，只要稍有漏電就不能用，這時可在R×1kΩ檔充完電後再改用R×10kΩ檔繼續測量，同樣錶針應停在∞處而不應回返。

說明

①在純電容電路中，接通電源時，電源的電壓使導線中自由電荷向某一方向作定向運動，由於電容器兩極板上在此過程中電荷積累而產生電勢差，因而反抗電荷的繼續運動，這樣就形成容抗。

②對於帶同樣電量的電容器來說，電容越大，兩板的電勢差越小，所以容抗和電容成反比。交流電頻率越高，充、放電進行得越快，容抗就越小。所、以容抗和頻率也成反比。即Xc=1/ωC。

③在理想條件下，當ω=0，因為Xc=1/ωC，則Xc趨向無窮大，這說明直流電將無法通過電容，所以電容器的作用是“通交，隔直”。在交流電路中，常套用容抗的頻率特性來“通高頻交流，阻低頻交流”。

④在純電容的電路中，電容器極板上的電量和電壓的關係式是q=CU。同時在△t時間內電容器極板上電荷變化為△q所以電路中電流為I=△q/△t，在電容電路中電容的基本規律是I=C·△u/△t。由於正弦交流電在一周期內的電壓作周期變化，所以電壓的變化率（△u/△t）是在改變的。由此得出，當電壓為零時，其電壓變化率（△u/△t）為最大，電路中電流也最大。反之，當電壓為最大值時，其電壓變化率（△u/△t）為零，電流也為零。所以電路中電流的相位超前於電容兩端電壓的π/2。如圖所示。

⑤在純電容電路中的電容不消耗電能。因為在充電過程中，電容器極板間建立了電場將電源的電能轉換成電場能，在放電過程中，電場逐漸消失，儲藏的電場能又轉換為電能返回給電源。所以純電容電路的有功功率為零，對外不作功，而無功功率的最大值QL=(I^2)Xc。

電路中表達式的作用

電容：“通交流，隔直流；通高頻，阻低頻”

直流不能通過電容器是容易理解的，因為電容器的兩個極板被絕緣介質隔開了。所以電容器“通交流，隔直流”。電容對交流電流有阻礙作用，由容抗的表達式Xc=1/(2πfC)知：電容小的電容器，對頻率大的交變電流就會有明顯的容抗，更不用說是低頻交變電流了。而電容大的電容器，對頻率大的交變電流幾乎沒有容抗，但對低頻交變電流有明顯的容抗。所以電容大的電容器，“通高頻，阻低頻”。

是否會消耗電能

電流通過電容時，當電容兩端電壓增大，電能轉變成電場能，當電容兩端電壓減小時，電容中的電場能又轉變成電能。所以，在交流電通過純電感或純電容時，電能並沒有減少，而是在電能—磁場能，或電能—電場能之間不停地轉化。

電容器在電路中的作用

(l)通交流、阻直流:這是針對兩種不同類型的電流而言的,當電容器與直流電源相連線時,除了接通的瞬間因電容器充電而有電流外,一旦充電完畢,電路中就沒有電流了.而電容器與交流電源相連線,由於電容器要反覆不斷的充電和放電,電路中就有持續的交變電流.

(2)通高頻、阻低頻:這是針對不同頻率的交變電流而言的,因為交變電流的頻率越低,電流變化越慢,容抗就越大,對電流的阻礙就越大.

電感線圈對電路的影響

(l)對電流的影響:對於同一個電路,若所加電壓不變,交變電流的頻率越低,電容器的阻礙作用就越大,電路中的電流就減小.

(2)對電壓的影響:由於電容器在交變電流中的作用類似於電阻,故其也要分壓.容抗越大,分壓越多。