电阻、电容、电感及其阻抗、容抗、感抗概念回顾

[原创]作者 不抬杠
    由于目前板卡中的固态电容被广泛的使用与普及，造成一些非专业网站和非专业人员常把电容和阻抗混淆在一起。我们可以经常看到一些非专业网站的文章里谈到固态电容的阻抗或阻抗特性如何如何等，错误的认为“固态电容具有低阻抗特性”。
    为使大家清楚的认识阻抗与电阻、电容、电感、感抗、容抗之间的关系，我来讲解一下这方面的专业知识。
    电阻 有阻碍电流通过的作用，这种阻碍作用叫作电阻，以字母R或r表示，单位为欧姆Ω。
    电容 表示被介质分隔的二个任何形状的导体，在单位电压作用下，容储电场能量（电荷）能力的一个参数，以字母C表示，单位为法拉F。电容在数值上等于导体所具有的电量与两导体电位差（电压）之比值，既：
C=Q/U
    式中：C--电容，Q--电荷，U--电压
    电荷以字母Q表示，单位为库仑。一个电子的电荷是1.6×10ˉ19库仑。
    电感 自感与互感的统称。
    自感---当闭合回路中的电流发生变化时，回路本身的磁通也发生变化，因此在回路中会产生感应电动势，这种现象称为自感现象，这种感应电动势叫做自感电动势。以字母L表示，单位为亨H。
    互感---当两只线圈互相靠近，其中一只线圈中电流发生变化时，则其与第二只线圈环链的磁通也发生变化，在第二只线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象，简称互感。以字母M表示，单位为亨H。
    感抗 交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做感抗，以符号XL表示，单位为欧姆Ω。感抗在数值上等于电感L乘以频率ƒ的2π倍，即：
XL=2πfL
    容抗 交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做容抗，以符号XC表示，单位为欧姆。容抗在数值上等于2π与电容C，频率ƒ乘积的倒数，即：
XC=1/（2πfC）
    阻抗 交流电流过具有电阻、电感、电容的电路时，它们有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫作阻抗，以字母Z表示，单位为欧姆Ω 。阻抗在数值上等于电阻的平方与感抗减容抗之差的平方之和的平方根。既：
Z=√R² +{2πfL - 1/(2πfC)}²
    为使大家能够看清楚，特将上述公式截图。
    感抗、容抗、阻抗的公式。如图：

    什么叫作固态电容
    固态电容的全称为：固态铝质电解电容。它与普通电容（液态铝质电解电容）的最大区别在于使用了不同介质的介电材料，液态铝电容介电材料为电解液，而固态电容的介电材料则为导电性高分子。固态电容的优点是温度适应范围宽（固态电容的极限温度一般为105度，而液态电解电容的极限温度为85度），介质损耗小。
    通过前面讲到的阻抗定义和公式，我们可以清楚的看到：阻抗与容抗有关，而容抗与频率和容量有关，与电容的介电材料没有任何关系（理论计算的等效电路≠实际数值的运用）。
    下面讲一下电容知识及电容常用的技术参数。
    电容常用的介质材料（用字母表示）：
   A 钽电解 B 聚丙乙烯等非极性薄膜 C 高频陶瓷 D 铝电解 E 其他材料电解 G 合金电解 H 纸膜复合 I 玻璃铀 J 金属化纸介 L 聚酯等极性有机薄膜 N 铌电解 O 玻璃膜 Q 漆膜 Y 云母 Z 纸
    电容的主要参数
   1．标称容量及偏差
电容量是电容器的基本参数，其数值标注在电容器表面上。不同类型的电容器有不同系列的容量标称值。电容器的容量偏差等级有多种，一般偏差都在5%以上。
    2．额定电压
    能够保证长期工作而不致击穿电容器的最大电压称为电容器的额定工作电压。额定电压系列随电容器种类不同而有所不同，例如，纸介和瓷介电容器的额定电压可从几十伏到几万伏；电解电容器的额定电压可从几伏到几千伏。额定电压的数值通常都在电容器上标出。
    3．温度系数
    电容温度系数定义： 温度变化所引起的容量相对变化。
    4．绝缘电阻
理想电容器的介质应当是不导电的绝缘体，实际电容器介质的电阻为绝缘电阻，有时亦称为漏电阻。
    电容器的绝缘电阻：直流电压加在电容上，并产生漏导电流，两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时，主要取决于电容的表面状态和介质的性能。
   5．损耗角正切
    实际在电容器两端加交流电压时要产生功率损耗。产生损耗的原因是由电容器绝缘电阻造成的。一般用电容器损耗功率（有功功率）与电容器存储功率（无功功率）之比来表示，定义为损耗角正切 tgδ。
    电容器损耗角正切的tgδ值相差很大，尤其对高频电路或对信号相位要求严格的电路，电容器的tgδ值大小对电路的性能有较大的影响，电容损耗角正切tgδ值越小越好。
    对电容器而言，常用损耗角δ和损耗因数D来衡量其质量。
   6. 损耗因数
    电容在电场作用下因发热所消耗的能量叫做损耗。在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小。在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。