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輸入計算

數學公式

Show calculation steps (1)
  1. Phase Angle

    Phase Angle: RLC 阻抗計算器

    Phase angle in degrees between voltage and current

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結果

總阻抗
153.1985
歐姆(Ω)
Inductive reactance XL 6.2832 Ω
Capacitive reactance XC 159.1549 Ω
淨電抗 X -152.8718 Ω
相位角 φ -86.26°

什麼是 RLC 阻抗計算器?

這個工具可計算串聯 RLC 電路的總阻抗(Z)。所謂串聯 RLC 電路,就是由電阻(R)、電感(L)與電容(C)串接,並以頻率 f 的交流電源驅動的電路。阻抗可以視為交流電路中的「電阻」,用來衡量電路對交流電流的阻礙程度,單位為歐姆(Ω)。除了總阻抗之外,計算器也會一併輸出電感電抗、電容電抗,以及電壓與電流之間的相位角。

電阻、電感和電容與交流電源串聯的串聯RLC電路
串聯RLC電路:電阻(R)、電感(L)和電容(C)由交流電源驅動。

如何使用

請依序輸入電阻(單位:歐姆 Ω)、電感(單位:亨利 H)、電容(單位:法拉 F),以及電源頻率(單位:赫茲 Hz),然後按下「計算」,即可看到總阻抗,以及 \(X_L\)、\(X_C\)、淨電抗與相位角。請記得一律使用 SI 基本單位——例如 1 µF = 0.000001 F、1 mH = 0.001 H。

公式解析

電感電抗為 \(X_L = 2\pi f L\),電容電抗為 \(X_C = 1/(2\pi f C)\)。由於電感與電容對電流的作用方向(相位)相反,因此淨電抗為 \(X = X_L - X_C\)。再透過畢氏定理將電阻一起合成,便得到 \(Z = \sqrt{R^2 + X^2}\)。相位角為 \(\varphi = \arctan(X / R)\):數值為正代表電路偏電感性(電流落後電壓),為負則代表偏電容性(電流超前電壓)。當 \(X_L = X_C\) 時,電路達到共振,此時 \(Z = R\),是阻抗的最小值。

$$ Z = \sqrt{R^2 + \left(X_L - X_C\right)^2} $$

顯示電阻、電抗和總阻抗及相位角的阻抗三角形
阻抗三角形透過相位角θ將電阻R、淨電抗(X)與總阻抗Z聯繫起來。

實際範例

假設 R = 10 Ω、L = 0.001 H、C = 0.000001 F、f = 1000 Hz:\(\omega = 2\pi \cdot 1000 \approx 6283.19\)。\(X_L = 6283.19 \cdot 0.001 \approx 6.2832\ \Omega\);\(X_C = 1/(6283.19 \cdot 0.000001) \approx 159.155\ \Omega\)。淨電抗 ≈ −152.872 Ω,因此 \(Z = \sqrt{10^2 + 152.872^2} \approx 153.2\ \Omega\),相位角 \(\varphi \approx -86.26°\)(呈現強烈的電容性)。

常見問題

這是用於串聯還是並聯電路?本計算器針對串聯 RLC 電路,也就是 R、L、C 通過相同電流的情況。

應該使用哪些單位?歐姆、亨利、法拉與赫茲。輸入前請先把 µF、mH 換算成基本單位。

共振時會發生什麼?當 \(X_L = X_C\) 時,兩個電抗相互抵消,阻抗等於 R,相位角為零。

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