阻性负载容性负载感性负载（容性感性阻性负载三者用电的关系）

交流负载中存在三种基本电路：电阻式、电感式和电容式（以及三者的各种组合）。听起来像是电阻负载纯粹由电阻组成。电阻只是对电流（电子）通过的阻力的测量。电阻与材料的内电阻率及其长度成正比，与其横截面积成反比。电阻电路的示例包括热水器、熨斗、电炉，甚至白炽灯—— 几乎任何设计用于产生热量的东西。

另一方面，感性负载产生与电路中流动的初级电流相反的感应电流。这种对电流变化的反对与电阻不同，称为电抗。感应电路的示例包括电动机、发电机、螺线管和变压器。

容性负载的作用与感性负载完全相反，并且会阻止电压流动。示例包括真实的电容器（电容器）、压电器件和金属氧化物半导体。这三种负载对交流电路中的电压和电流有非常不同的影响。

电阻电路

对于阻性负载，交流电失去了很多神秘感，并且表现得更像直流电。虽然不存在纯电阻交流电路，但许多电路足够接近，以至于遵循欧姆定律（I=E/R，其中I 是电流（以安培为单位），E 是电压，R 是电阻（以安培为单位）欧姆）。图1 显示了一个带有60 欧姆电阻、120VA 供电的简单电路。

图1

利用欧姆定律，我们可以计算出电路中的电流为2 安培。电路消耗的功率（作为热量）只是伏特乘以安培或240 瓦的乘积。如果我们不知道电路中的电压，我们可以通过测量电流来计算。如果I 为2 安培，则E=IR 或120 V。这些计算如此简单的原因可以通过图2 中的电压、电流和功率曲线之间的关系来解释。

图2

图2 显示了简单电阻电路（如图1 所示）中电压（蓝色）、电流（红色）和功率（绿色）的流动。在纯电阻电路中，电压和电流以一定的速度上升和下降。同步时尚。发生这种情况是因为无论电压是直流还是交流，电阻器都会不断阻止电路中的电流流动。由于这种恒定的相反，电流与电压同相流动。在x 轴上方的每个点，电压和电流均为正值，在x 轴下方的每个点，电压和电流均为负值。绿色曲线表示电路中以热量形式耗散的功率（以瓦为单位），它是x 轴上任意点的电压和电流的乘积。

请注意，除了电压和电流过零的点之外，功率曲线始终为正。即使电流和电压均为负值，功率仍为正值，因为两个负值的乘积会产生正值。因此，除了波过零的点之外，所有点都会消耗功率。尽管波形仍然有些复杂，但它们的同步关系使得电阻电路相对容易理解。

电感电路

感性负载有很大不同。称为电感的新维度和称为电抗的新量使此类电路的行为不同于简单的电阻负载。这种不同的行为是由于交流正弦波的正负波动造成的。

图3 是由连接到电感器的交流电源组成的简单电感电路的示例。在此示例中，电感器是由多个环路组成的线圈。当交流电流流过线圈时，它会在线圈内部和周围产生磁场，该磁场的增加和减少与流过电路的初级电流成正比。这种变化的磁场在线圈中感应出次级电压，产生与初级电流相反的次级电流。这个过程称为自感应或自感应。在直流电路中，只有当电压接通或断开时才会出现这种相反的情况。一旦直流传感电路通电，电流将稳定地沿一个方向流动，不会产生二次电流。

图3

图4 更清楚地说明了这是如何发生的。在此示例中，显示初级电流（红色）顺时针流过线圈中的环路。它的流动在第一个回路中产生磁场（蓝色）。磁场感应出在第二个回路中逆时针流动的次级电流（绿色）。逆时针流动的次级电流（通常称为反电动势）与电流的正常流动相反，导致电路中的电流滞后于电压。这种对初级电流变化的反对称为电抗。

图4

图5 显示了纯电感电路中的电压（蓝色）、电流（红色）和功率（绿色）的流动。感应次级电流的反向流动会阻止初级电流的流动，并导致其滞后电压90 度或四分之一周期。功率曲线显示电抗的整体效果。请注意，每隔一个季度周期它为正值，而其间的季度周期则为负值。曲线正负部分的RMS 值也相等。

图5

在正四分之一周期期间，电路以磁场的形式存储能量，而在负周期期间，磁场消散并将能量返回到电源。因此，纯电感电路不消耗能量。次级电流或反电动势阻碍初级电流流动的程度称为感抗(XL)，与电阻一样，以欧姆为单位测量。很快，我们将展示如何使用感抗来帮助重新定义交流电路的欧姆定律。

电容电路

我们将通过对纯电容电路的快速讨论来结束本节。电容器是一种可以储存电荷的装置，储存的能量等于充电时所做的功。它由两块板组成，由称为电介质的绝缘片隔开。当连接到直流电压时，一个极板带负电荷，另一个极板带正电荷，但一旦电容器充满电，就没有电流流过它。如果同一电容器连接到交流电压，交流电将继续流动。

图6 是一个简单的纯电容交流电路。电荷无法在两个板之间流动，因为它们彼此绝缘，因此电路中存在连续的交流电似乎有点不寻常。施加交流电时，电流在电容电路中流动的原因是，每次交流正弦波反转方向时，这些带电板都会改变极性。这导致电荷流入和流出两个板。因此，电容器的两极板不断地充放电，电流不断地流动。

图6

图7 显示了纯电容电路中的电压和电流流动。流动关系与电感电路完全相反，电流超前于电压90 度。虽然没有显示功率，但它看起来像电感器示例中的功率曲线，并且电路不消耗功率。充电阻碍电压的程度称为容抗(X C )，与电阻和感抗一样，以欧姆为单位。

图7

RLC电路和阻抗

虽然有些电路由单一负载类型组成，但大多数是组合，称为RLC 电路。由于感性和容性负载的影响，欧姆定律(E=IR) 不适用。相反，电阻(R) 被阻抗(Z) 取代，阻抗(Z) 考虑了感抗和容抗。该方程的形式为E=IZ，其中Z 等于R 2 +(X L -X C ) 2 （其中R 是电阻，X L 是感抗，X C 是容抗）。平方根符号包含整个方程。正如您所看到的，X C 被从X L 中减去，因为它的电压滞后效应补偿了X L 的电流滞后效应。如果两者相等，它们就会相互抵消，电路就是纯电阻性的。在XC 大于XL 的电路中，负和被平方并产生一个正数，该正数与R 的平方相加。该总和的平方根为我们提供了电路的实际阻抗。