电阻、电感与电容电路的基础知识

电阻、电感与电容是交流电的三个基本参数。当这些参数是不随电压、电流的大小和时间而改变的常量时，这一电路为线性电路。一、纯电阻电路1、在交流电路中，凡由电阻作为负载，如白炽灯、电炉、电烙铁等组成的电路都叫纯电阻电路。2、纯电阻电路的电压和电流相位相同，电压、电流和电阻之间的关系符合欧姆定律。3、交流电通过电阻时，总是从电源吸收电能转换成热能，电阻从电源吸收的能量用来做功而消耗掉。交流电通过电阻电路时的平均功率又称有功功率。P=UI=I2R=U2/R二、纯电感电路1、在纯电感电路中，由于交流电的大小和方向在不断地变化，因此在电感线圈中会产生自感电动势阻碍电流的变化，这种由电感对交流电产生的阻碍作用叫做感抗。用XL表示，单位为Ω，感抗的大小与通过它的电流频率成正比。XL=ωL=2πfL。在直流路中，由于电流不变化，所以感抗为零，相当于短路。2、交流纯电感电路中，电压瞬时值超前电流瞬时值90°，电压、电流和感抗之间的关系符合欧姆定律。3、电感线圈中不消耗有功功率，电源与电感线圈之间不断进行能量交换，这部分功率称为无功功率，单位是var。三、纯电容电路1、Xc=1/ωC=1/2πfC，Xc叫容抗，单位为Ω，在直流情况下f=0 ，Xc为无穷大，说明电容有隔直流通交流，阻低频通高频的特性。2、交流纯电容电路中，电流瞬时值超前电压瞬时值90°，电压、电流和容抗之间的关系符合欧姆定律。3、纯电容电路中不消耗有功功率，电源与电容之间不断进行能量交换，这部分功率为无功功率，单位是var。四、R、L、C串联电路1、阻抗感抗XL=ωL=2πfL容抗Xc=1/ωc=1/2πfC电抗X=XL+Xc总阻抗Z=√R2＋X22、R、L、C分电压电阻上电压U=IR，U与I同相。电感上电压U=IXL，U超前电流90°。电容上电压U=IXc，U滞后电流90°。3、总电压、总电流关系总电压与总电流有效值关系符合欧姆定律，I=U/Z。XL=Xc时，电路呈纯阻性，电压与电流同相位。XL＞Xc时，电路呈感性，电压超前电流。XL＜Xc时，电路呈容性，电压滞后电流。4、电路功率1）瞬时功率交流电路中任一瞬间的功率称为瞬时功率。瞬时功率大于零时，电路从外部吸取能量，瞬时功率小于零时，电路向外部送出能量。2）有功功率交流电路的瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，又称有功功率。P=UIcosφ，单位为w。3）无功功率电路中纯电感、纯电容为储能元件，只进行电能交换而不消耗电能，这部分功率称为无功功率。Q=UIsinφ，单位为var。4）视在功率P=UIcosφ中的UI不是线路实际消耗的功率，反映的是功率容量，称为视在功率。S=UI，单位为V•A。5、功率因数1）总电压与总电流的相位差余弦值cosφ称为功率因数。功率因数反映了电路中有功功率与视在功率的比值，视在功率只有乘以功率因数之后才是电路的有功功率。2）cosφ中的φ角称为功率因数角。它是电流滞后于电压的相位角，也就是阻抗角。3）φ角的正负说明了电路阻抗的性质是容性还是感性。功率因数常注明滞后（φ＞0）或超前（φ＜0）。6、功率三角形在正弦交流电路中，视在功率、有功功率和无功功率三者关系为：S2=P2+Q2。三种功率构成的直角三角形称为功率三角形。S与P的夹角就是功率因数角φ，且tanφ=Q/P。五、R、L与C并联电路R与L串联后与C并联，该电路为电感性负载与电容性负载并联电路。1、R-L支路阻抗z=√R2+X2，电流I=U/Z。2、C支路阻抗Z=1/2πfC，电流I=U/Z=2πfCU。3、线路总电流总电流为R-L支路电流和C支路电流的相量之和。4、电路功率1）有功功率就是电感负载支路中电阻消耗的功率P=UIcosφ。2）无功功率为电容无功功率与电感无功功率之差，即总电流在虚轴上的分量与总电压之积Q=UIsinφ。 3）视在功率就是电压与总电流有效值之积S=UI。