电容分析工具

电容阻抗计算器

计算任意频率下的容抗(Xc)和阻抗。可视化相位关系,了解电容在交流电路中的行为。

Parameters

100 nF

Select capacitor value

1000 Hz

Operating frequency

Formulas

Xc = 1 / (2πfC)

φ = -90°

Circuit Visualization

V~C100 nFIXc1.59 kΩ

Phase Relationship

VI (+90°)

Current leads voltage by 90°

Results

Capacitive Reactance

1.59 kΩ

Xc = 1 / (2πfC)

Phase Angle

-90°

Impedance

-j1.59 kΩ

Frequency Behavior

  • • Low f → High Xc (blocks DC)
  • • High f → Low Xc (passes AC)
  • • Acts as high-pass filter

理解容抗

什么是Xc?

容抗(Xc)是电容对交流电(AC)呈现的阻力。与电阻不同,电阻将能量以热的形式耗散,而容抗将能量暂时存储在电场中并返回到电路。

公式

Xc = 1 / (2πfC)

  • Xc = 容抗,单位为欧姆(Ω)
  • f = 频率,单位为赫兹(Hz)
  • C = 电容,单位为法拉(F)

相位关系

在纯电容电路中,电流超前电压90度。这意味着电流在电压之前四分之一周期达到最大值。这在复数表示法中表示为Z = -jXc。

频率特性

直流 (f = 0)

Xc = ∞,电容阻断所有直流电流(开路)

低频

高Xc,电容显著阻碍电流流动

高频

低Xc,电容允许电流容易通过

常见应用

  • 交流耦合 / 直流隔断
  • 高通和低通滤波器
  • 电源去耦
  • 调谐电路和振荡器
  • 定时电路 (RC网络)

电容类型与选型

陶瓷

范围: 1pF - 100µF

频率: 直流到GHz

优点:

  • + 低ESR
  • + 宽频率范围
  • + 尺寸小

局限性:

  • - 电压系数
  • - 温度敏感

电解

范围: 1µF - 10,000µF

频率: 直流到100kHz

优点:

  • + 高电容
  • + 低成本
  • + 适合电源

局限性:

  • - 极性
  • - 较高ESR
  • - 寿命有限

薄膜

范围: 100pF - 100µF

频率: 直流到MHz

优点:

  • + 低损耗
  • + 稳定
  • + 无极性

局限性:

  • - 体积大
  • - 成本高

范围: 100nF - 1000µF

频率: 直流到100kHz

优点:

  • + 高密度
  • + 稳定
  • + 低漏电

局限性:

  • - 极性
  • - 失效模式
  • - 成本

常见问题

什么是容抗?

容抗(Xc)是电容对交流电流呈现的阻力。它以欧姆为单位测量,使用公式Xc = 1/(2πfC)计算,其中f是频率,C是电容。与电阻不同,容抗取决于频率。

为什么容抗随频率降低?

随着频率增加,电容充放电更快,允许更多电流流过。这就是为什么Xc = 1/(2πfC)显示与频率的反比关系。在直流(f=0)时,容抗为无穷大,阻断所有电流。

电容中的相位关系是什么?

在纯电容中,电流超前电压90度。这是因为电流必须先流动来给电容充电,然后电压才能在其两端建立。这个相位超前在复阻抗表示法中用-j表示。

如何为我的应用选择合适的电容?

考虑工作频率、所需电容值、电压额定值、温度系数和ESR(等效串联电阻)。对于高频应用,使用陶瓷或薄膜电容。对于电源滤波,电解电容很常见。

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