在電子電路的世界里，阻抗是一個至關(guān)重要的概念。尤其是在交流電路中，“阻抗” 和 “直流電阻” 雖然單位相同，均為 “Ω”，但它們有著不同的含義。那么，它們之間究竟有什么區(qū)別呢？另外，“特性阻抗” 和 “阻抗” 又有哪些差異呢？接下來，我們就來深入解釋這些問題。
對于電路設(shè)計(jì)師而言，“阻抗” 這個術(shù)語并不陌生。但 “阻抗” 究竟代表什么呢？由于阻抗 [Z] 和直流電阻 [R] 的單位都是 “Ω”，從直觀上看，它們表示的是電流 [I] 通過的難易程度以及電壓 [V] 和電流 [I] 之間的比值。用電流通過的難易程度來表示歐姆定律，公式如下：
若要表示電壓與電流的比值，具體公式為：
其中，符號 [Z] 表示阻抗，[R] 表示直流電阻，這里需要分別進(jìn)行特殊說明。直流電阻表示直流電流途徑
元器件時，元器件兩端產(chǎn)生的阻抗或電壓。而阻抗則擴(kuò)展了直流電阻的概念，它不僅表示電流通過的難易程度，還表示施加交流電時電壓與電流的比率。在電路理論中，直流電可以被認(rèn)為是頻率為 0 赫茲的交流電。
因此，“阻抗” 和 “直流電阻” 本質(zhì)上同屬一個概念，“直流電阻” 僅代表處理直流電的特殊情況，而 “阻抗” 則涵蓋了處理交流電（包括直流電）的電阻。在實(shí)際應(yīng)用中，“阻抗” 通常指的是對交流電的電阻，而 “直流電阻” 指的是對直流電的情況。
電阻、電容和線圈的阻抗關(guān)系如圖 1~3 所示，其中橫軸表示頻率，縱軸表示阻抗。理想情況下的電阻、電容和線圈的阻抗如圖 1 所示。然而，實(shí)際的電阻、電容和線圈的表現(xiàn)要復(fù)雜得多，因?yàn)樗鼈兏髯远及p微的電感、電容和電阻成分，我們將在后續(xù)內(nèi)容中詳細(xì)解釋。
電阻器的阻抗與頻率有關(guān)，虛部為零，實(shí)部不變。對于電阻而言，“阻抗” 等于 “直流電阻”，所以在電阻的應(yīng)用中，通常不需要刻意區(qū)分阻抗和直流電阻。（見圖 1）
圖 1
電容的阻抗，有一個隨頻率反向減小的虛部和一個在所有頻率都下降為零的實(shí)部，這一特性對直流電流同樣適用。（參考圖 2）
圖 2
線圈的阻抗，隨著虛部的增加與頻率呈現(xiàn)正比關(guān)系，實(shí)部在所有頻率下均為零，對直流電流而言屬于短路。（參考圖 3）
圖 3
電容和線圈的阻抗通常用復(fù)數(shù)容抗表示，并且會根據(jù)頻率的不同而增減。電阻只有實(shí)部，而電容和線圈只有虛部，且電容的阻抗是負(fù)的。那么，負(fù)阻抗代表什么意思呢？阻抗的實(shí)部和虛部又有什么含義呢？
實(shí)際上，阻抗的實(shí)部代表實(shí)際電阻值，當(dāng)交流或直流電通過時會產(chǎn)生電力損耗；而虛部在交流電通過時不會產(chǎn)生損耗，而是以電場和磁場的形式儲存電能。如果是電容，交流電會以電場能的形式儲存在電容內(nèi)；如果是線圈，則以磁場能儲存在線圈周圍。也就是說，當(dāng)交流電流經(jīng)電容和線圈時，它們并不像電阻那樣消耗電能，而是將其作為電磁場能儲存在元件內(nèi)部。因此，需要一個真正的元件（如電阻）將其作為電能消耗掉。
由于電壓相對于交流電延遲了 90°，電容的阻抗（虛部）為負(fù)；對于線圈，阻抗則為正，因此電壓相對于電流前進(jìn) 90°。在電阻中，沒有虛部只有實(shí)部，因此相對于交流電而言沒有電壓相位差。這就是阻抗的真正本質(zhì)。
有關(guān)阻抗可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
- 電阻、電容和線圈中的交流電通導(dǎo)難度，亦或是交流電壓與交流電流的比值。
- 阻抗的實(shí)部是電阻值，實(shí)際消耗電量，而虛部儲存能量，不消耗電量。
- 如果阻抗的虛部為正，則交流電壓相對于交流電流前進(jìn) 90 度；如果為負(fù)，則交流電壓后退 90 度。
- 當(dāng)電容中沒有電荷時，電容兩端的電壓為零。在這種狀態(tài)下，當(dāng)交流電流經(jīng)電容時，電荷以電場能的形式儲存在電容器內(nèi)，電容兩端電壓升高，電流減小。當(dāng)電荷儲存到電容的容量時，電流停止流動，電壓變得與供給電壓相同。這意味著當(dāng)電容兩端電壓為零時，會有更多的電流流過，電流隨著電壓的增加而減小，終電流為零，電容的電壓等于供給電壓。這意味著電壓的相位滯后于電流。
- 當(dāng)交流電加在線圈上時，會與線圈電感產(chǎn)生相應(yīng)的電壓。這意味著，當(dāng)交流電流經(jīng)線圈時，會產(chǎn)生磁場。但空間不喜歡突然產(chǎn)生的磁場，因此線圈兩端會產(chǎn)生電壓，以抑制磁場的產(chǎn)生。將其與慣性定律相比較，就很容易理解了。在慣性定律中，靜止的物體試圖保持靜止，而運(yùn)動的物體試圖保持運(yùn)動。這是因?yàn)榭臻g不喜歡變化，而交流電產(chǎn)生的磁場也同樣不喜歡變化，因此線圈兩端都會產(chǎn)生電壓。就線圈而言，一開始產(chǎn)生的電壓會隨著電流的流動而減小，終變?yōu)榱?，因此電流保持不變。電容的情況正好相反，電壓與電流同相。
