容抗

物理学概念

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，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，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。

定义

电容器就像连接在自来水管里的水箱，水箱可以储水和放水。电容器在电路里也具有充电和放电的功能，是一个储能容器。当把它接在交流电路上的时候，由于交流电的大小和方向随时间变化而变化，因此电容器也在不断的充电和放电，电容器的板极上所带的电荷就对发生定向移动的电荷具有阻碍的作用，我们把这种阻碍作用就叫做电容器的容抗，用字母表示，其大小由公式Xc=1/(2πfC)来确定。式中： Xc 容抗，国际单位制单位为欧姆(Ω)，f交流电的频率，国际单位制单位为赫兹（Hz），C电容器的容量，国际单位制单位为法拉(F)。由式中可以看出：交流电的频率越高、电容器的容量越大，电容器的容抗就越小。因此电容器具有通交流阻直流，通高频阻低频的作用，直流电(f=0， Xc →∞ )不能通过电容器的，电容器的这点特性刚好与前面讲的电感线圈的特性刚好相反。感抗和容抗只存在于交流电路中，在纯电阻电路里只有一些分布电感和分布电容存在，对线路影响不大。

原理

电容器接到交流电源时，实际上自由电荷也没有通过两极间的绝缘介质，只是由于两极板间的电压在变化，当电压升高时，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；当电压降低时，电荷离开极板，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。问题是在给电容器充电的同时，积累在两极板上的电荷又会排斥将要到达两极板的电荷，因此对交变电流也有阻碍作用。

影响因素

电容器的电容越大，表明电容器储存电荷的能力越大，在电压一定的条件下，单位时间内电路中充、放电移动的电荷量越大，电流越大，所以电容对交变电流的阻碍作用越小，即容抗越小；在交变电流的电压一定时，交变电流的频率越高，电路中充、放电越频繁，单位时间内电荷移动速率越大，电流越大，电容对交变电流的阻碍作用越小，即容抗越小。表达式：Xc=1/(2πfC)

公式

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，那么正弦交流电下的容抗

Xc=1/(2πfC)

Xc = 1/（ωC）= 1/（2πfC）

Xc--------电容容抗值；欧姆

ω---------角频率（角速度）

π---------圆周率，约等于3.14

f---------频率，我国国家电网对工频是50Hz

C---------电容值法拉

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。

测量方法

万用表测电容器：用电阻档，根据电容容量选择适当的量程，并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。①、估测微法级电容容量的大小：可凭经验或参照相同容量的标准电容，根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样，只要容量相同即可，例如估测一个100μF/250V的电容可用一个100μF/25V的电容来参照，只要它们指针摆动最大幅度一样，即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小：要用R×10kΩ档，但只能测到1000pF以上的电容。对1000pF或稍大一点的电容，只要表针稍有摆动，即可认为容量够了。③、测电容是否漏电：对一千微法以上的电容，可先用R×10Ω档将其快速充电，并初步估测电容容量，然后改到R×1kΩ档继续测一会儿，这时指针不应回返，而应停在或十分接近∞处，否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容（比如彩电开关电源的振荡电容），对其漏电特性要求非常高，只要稍有漏电就不能用，这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量，同样表针应停在∞处而不应回返。

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，阻低频交流”。

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（△u/△t）是在改变的。由此得出，当电压为零时，其电压变化率（△u/△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（△u/△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。

电路中表达式的作用

电容：“通交流，隔直流；通高频，阻低频”

直流不能通过电容器是容易理解的，因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了。所以电容器“通交流，隔直流”。电容对交流电流有阻碍作用，由容抗的表达式Xc=1/(2πfC)知：电容小的电容器，对频率大的交变电流就会有明显的容抗，更不用说是低频交变电流了。而电容大的电容器，对频率大的交变电流几乎没有容抗，但对低频交变电流有明显的容抗。所以电容大的电容器，“通高频，阻低频”。

是否会消耗电能

电流通过电容时，当电容两端电压增大，电能转变成电场能，当电容两端电压减小时，电容中的电场能又转变成电能。所以，在交流电通过纯电感或纯电容时，电能并没有减少，而是在电能—磁场能，或电能—电场能之间不停地转化。

电容器在电路中的作用

(l)通交流、阻直流：这是针对两种不同类型的电流而言的，当电容器与直流电源相连接时，除了接通的瞬间因电容器充电而有电流外，一旦充电完毕，电路中就没有电流了.而电容器与交流电源相连接，由于电容器要反复不断的充电和放电，电路中就有持续的交变电流.

(2)通高频、阻低频：这是针对不同频率的交变电流而言的，因为交变电流的频率越低，电流变化越慢，容抗就越大，对电流的阻碍就越大.

电感线圈对电路的影响

(l)对电流的影响：对于同一个电路，若所加电压不变，交变电流的频率越低，电容器的阻碍作用就越大，电路中的电流就减小.

(2)对电压的影响：由于电容器在交变电流中的作用类似于电阻，故其也要分压.容抗越大，分压越多。

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