電感與電容作為儲能元件和動態(tài)元件，在工程技術(shù)中的應(yīng)用非常廣泛，如在電子電路中的濾波、諧振，在電力系統(tǒng)中的補償、功率傳輸?shù)取?/span>
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當然，實際上的電感線圈和電容器多多少少都會有損耗，即存在電阻，例如電動機線圈的電阻有幾歐到幾十歐不等，電容的電阻相對較小。
總的來說，電感和電容在直流電路中的應(yīng)用相對較少，例如電感線圈可以用于電磁鐵的勵磁，電容器可以用于隔直或儲能。它們更多的是應(yīng)用于交流電路。
那么，電感和電容在交流電路中又有著怎樣的表現(xiàn)呢？答案就讓我來給大家揭曉吧！
一、正弦交流電路
所謂交流電路，是指電路中的電壓和電流隨時間作周期性變化的電路，如下圖1-2所示。而上文所提及的交流電路，都是指的正弦交流電路。正弦交流電路的電壓和電流隨時間做正弦規(guī)律變化。這里的“正弦規(guī)律”可以是正弦函數(shù)，也可以是余弦函數(shù)，這是因為正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的變化規(guī)律相同，它們兩者間的區(qū)別僅在于相角差。另外，正弦交流電路也是我們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦兴佑|的電路。
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顯然，正弦交流電路中電壓、電流的大小和方向都隨時間變化，而在電路中，往往需要標定兩者的方向，所以這里就涉及到了參考方向和實際方向的問題。如圖1-3所示，假定交流電壓源的電壓參考方向為上正下負，電流的參考方向為從左到右。
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結(jié)合電壓電流波形，當電壓、電流波形為正半周時，表明其實際方向和參考方向一致；當波形處于負半周時，表明電壓和電流實際方向和參考方向相反，圖1-3中的藍色圖形為實際方向，黑色為參考方向。
大概了解正弦交流電路后，我們進入這次分享的主要內(nèi)容。
二、交流電路中的電感和電容
對于電阻而言，流過電阻的電流與電阻兩端的電壓同步變化，所以不管是大小還是方向，都保持一致的趨勢，如圖1-4所示。換言之，其電壓和電流之間之間的區(qū)別僅在于一個比例系數(shù)，這個比例系數(shù)就是電阻值。
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但電感和電容比較特別，它們兩者的電壓和電流都不是同步變化的，而是有一個相位差。所謂相位差，可以理解為電壓和電流的變化趨勢差，例如在電感元件中，當電流在計時零點的值為零，且隨時間變大時，電壓在計時零點的值卻為最大值，且隨時間變小，如下圖1-5所示。
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圖1-5所示的電感電壓電流波形圖，表示了電感的電壓超前電流90°，因為撇開時間，僅從波形圖來看，兩個波形的零點（都是正斜率或負斜率）間最小角度為90°。為什么電感的電壓和電流不同步呢？這是因為電感的電壓和電流不是正比例關(guān)系，而是成微分關(guān)系，所以不像電阻那樣簡單。
類似的，電容的電壓和電流也有一個相位差。但區(qū)別于電感，在電容元件中，當電流在計時零點的值為零，且隨時間變大時，電壓在計時零點的值卻為最小值（負值），且隨時間變大，如下圖1-6所示。
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電容的電壓與電流存在相位差的原因與電感一樣，都是因為其電壓和電流不是正比例關(guān)系，但電容的電壓與電流成積分關(guān)系，所以電感和電容兩種的電壓電流關(guān)系也有區(qū)別。為了讓大家能夠直觀看出這個區(qū)別，我們以電感和電容的串并聯(lián)電路為例。
1、電感和電容串聯(lián)時的電壓電流關(guān)系
如圖1-7所示，電感和電容串聯(lián)，所以它們流過同一個電流。但它們不會因為串聯(lián)而導(dǎo)致各自電壓電流關(guān)系變化，所以依然是如圖1-5和圖1-6所示的關(guān)系。顯然，基于同一電流的情況下，電感的電壓和電容的電壓處于反相關(guān)系。
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簡單來說，就是在LC串聯(lián)的正弦交流電路中，任一時刻，電感電壓和電容電壓方向相反，如圖1-8所示。另外，大家可以舉一反三，思考一下，是否存在電感電壓與電容電壓方向相反、大小相等的情況呢？
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顯然是存在的，且當電感電壓和電容電壓大小相等、方向相反時，電感電容的串聯(lián)組合對外就相當于短路，因為其組合兩端的電位相等，大家可以自行賦值舉例進行理解。就好比拿兩個電壓相等的干電池以正極接正極的方式串聯(lián)，對外沒有電壓。LC串聯(lián)電壓反相，那并聯(lián)會怎樣呢？我們接著往下看。
2、電感和電容并聯(lián)時的電壓電流關(guān)系
電感和電容并聯(lián)，所以它們承受同一個電壓。同樣的，它們并不會因為并聯(lián)而導(dǎo)致各自電壓電流關(guān)系變化，所以依然是如圖1-5和圖1-6所示的關(guān)系。顯然，基于同一電壓的情況下，電感的電流和電容的電流處于反相關(guān)系，如圖1-8所示。
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簡單來說，就是在LC并聯(lián)的正弦交流電路中，任一時刻，電感電流和電容電流方向相反，如圖1-10所示。另外，大家仍然可以舉一反三，思考一下，是否存在電感電流與電容電流方向相反、大小相等的情況呢？
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顯然也是存在的，且當電感電流和電容電流大小相等、方向相反時，電感電容的并聯(lián)組合對外就相當于開路，因為它們的電流和為零，對外沒有電流。為了便于理解，大家可以自行賦值舉例，在此我就不再過多闡述。就好比拿兩個電壓相等的干電池以首尾相連的方式并聯(lián)，對外沒有電流。
綜上所述，當電感和電容串聯(lián)時，兩者電流相等，電壓反相，若電壓大小相等，其串聯(lián)組合就相當于短路，這也叫電感和電容的串聯(lián)諧振；當電感和電容并聯(lián)時，兩者電壓相等，電流反相，若電流大小相等，其并聯(lián)組合就相當于開路，這也叫電感和電容的并聯(lián)諧振。關(guān)于諧振的更多內(nèi)容，基于其內(nèi)容較為復(fù)雜，在此我也不再展開講解。
至此，這次的分享就到這里，感謝大家的閱讀。
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