電磁感應與交流電
阻抗
在交流電路裡,電阻、電容、電感都會阻礙電流——但電容與電感阻礙的方式取決於頻率與時序,而不只是它們的大小。阻抗是對交流電的「總阻礙」,是把單純電阻推廣後的概念。它回答了一個問題:整個交流電路到底有多阻礙電流?
精確地說,阻抗 Z(單位 ohm)以 V = I Z 連結交流電壓與電流的振幅,這是交流版的歐姆定律。電阻的阻礙 R 是固定的。電感的阻礙是電抗 X_L = omega L,隨頻率增大;電容的是 X_C = 1 / (omega C),隨頻率減小。這些與 R 的合成並不是簡單相加,而是 Z = sqrt(R^2 + (X_L - X_C)^2),因為 L 與 C 兩端的電壓和電流步調不一致(相位不同)。
阻抗解釋了為什麼電容擋直流卻讓高頻交流通過、電感為什麼相反,以及濾波器與調諧器如何挑選頻率。誠實的重點是:阻抗不只是一個數:它還帶有一個相位,也就是電壓與電流之間的時序差,所以它其實是一個「兩部分」的量,而不只是一個比較大的電阻。
在某個頻率下 X_L = 30 ohm、X_C = 10 ohm、R = 40 ohm,阻抗為 Z = sqrt(40^2 + (30 - 10)^2) = sqrt(1600 + 400) = sqrt(2000),約為 45 ohm。
R = 40、X_L = 30、X_C = 10 合成出約 45 ohm 的阻抗。
電抗(來自 L 與 C)與電阻不同:電阻把電能變成熱,但理想的電感或電容只是儲存後再送回,完全不耗散——然而兩者仍然阻礙電流。
又称
另见