交流纯电容电路中电容的容抗、容量和频率以及电压与电流的关系

在上节课中我们学习了电容器原理及单位和公式，下面继续学习纯电容电路中各量之间的关系：

电容容抗

如果不考虑电容器本身存在的泄露电阻影响，可以认为电容器是一个纯电容负载。当电容器两端接在交流电压上，在电压由零增至最大时，对电容器充电，有一充电电流。在电压由最大值降低至零时，电容器放电，有一放电电流。

如右图所示。由于充电和放电在电路中形成了电流。但是电容器存储电荷的能力并不是无限制的，积有了电荷或积满了电荷时，就对电流表现有样一种抗拒作用，这种抗拒作用称为电容电抗，简称容抗。用符号Xc表示，单位是欧姆。

从实验得知：电容器的电容C越大，频率f越高，则其容抗Xc就越小。他们之间的关系为：

上述公式中：π=3.14

• f：表示频率，单位赫兹（Hz）
• C：表示电容容量，单位法（F）

由上式可见：当电容C一定时，容抗Xc与频率成正比，即电容元件具有通高频阻低频特性。当f=0时，XC=∞（无限大）。即直流电通不过电容器，可视为开路。

电容两级电压与电流的关系

理论证明，在纯电容电路中，电容器两级间电压的有效值Uc与电路中电流的有效值Ic之间的关系为

电容器开始充电时（即电压从零开始增大），电容器的极板上没有电荷，此时存储电容容易，一个很小的电压便能产生很大的电流，此状态充电电流最大，后来极板上电荷积多了，同性电荷相互排斥，并随着电容器所带电荷的增加，要想电容器充电就受到了越来越大的阻力，电业必须继续升高，才能继续存储一些电荷进去，因此电流逐渐减小，到电压升到最大值时，极板上电荷已储满，此时电流减小到零。即ic不是与uc成正比变化的，而是与uc的变化率成正比变化的。

uc与ic变化的关系如下左图所示，由图知，uc与ic的相位差为9 ，且电流ic超前uc 90°，用相量图表示如下右图所示。