3.4.3 典型负载模型
负载是指连接在电路中的电源两端，把电能转换成其他形式的能量的装置。电动机能把电能转换成机械能，电灯泡能把电能转换成热能和光能，扬声器能把电能转换成声能。电动机、电灯泡、扬声器等都叫作负载。
根据负载阻抗定义，负载可分为阻性负载、容性负载、感性负载等。
（1）阻性负载：当负载电流与负载电压没有相位差时，负载为阻性负载。
（2）容性负载：当负载电流超前负载电压一个相位差时，负载为容性负载。
（3）感性负载：当负载电流滞后负载电压一个相位差时，负载为感性负载。
要深入理解阻性负载、容性负载和感性负载，需要了解电阻、电容和电感的特性以及有功功率和无功功率。
电阻是描述导体导电性能的物理量，用R表示。电阻由导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值来定义，即R=U/I。纯电阻电路是用代数方程来描述的，这就意味着：如果外施的激励源（电压源或电流源）为常量，那么在激励作用到电路的瞬间，电路的响应也立即为某一常量。电阻电路在任一时刻t的响应只与同一时刻的激励有关，与过去的激励无关。因此，电阻电路是“无记忆的”，或者说是“即时的”，而且负载电阻上的电压和电流没有相位差。
设电容如图3-43所示，并且电流i（t）的参考方向箭头指向标注q（t）的极板，这就意味着当i（t）为正值时，正电荷向这一极板聚集，因而电荷q（t）的变化率为正。于是有
图3-43 电容元件的符号
式中，q为电容的电荷。
又设电压u（t）和q（t）参考方向一致，则对线性电容，得
式中，C为正值常数，称为电容。
将式（3-88）代入式（3-89），得
这就是电容的电压与电流的关系式。显然，这一公式在u和i参考方向一致的情况下才能使用。
对式（3-90）进行拉普拉斯变换，将时域变量转化为频域变量，结合频域知识可知，负载电容的电流超前电压90°。
图3-44 电感元件的符号
线性非时变电感元件的磁链ψ与电感L满足
根据电磁感应定律，感应电压等于磁链的变化率。当电压的参考方向与磁链的参考方向一致，符合右手螺旋法则时，可得
若电流与磁链的参考方向符合右手螺旋法则，则可将式（3-91）代入式（3-92），得
这就是电感的电压与电流的关系式。显然，这一公式在u和i参考方向一致的情况下才能使用。
与对电容的处理方法一致，对式（3-93）进行拉普拉斯变换，将时域变量转化为频域变量，结合频域知识可知，负载电感的电流滞后电压90°。
由上述知识可知，电阻、电感和电容的负载电压与负载电流的相位差是完全不同的。而且，电阻是有电压就一定有电流；电容是电压变化才有电流；电感则是电流变化才有电压。
电阻、电容和电感是负载的基本组成单元，负载往往是由其单个或是多个组合而成。正是由于三者的电压和电流的相位差不同，导致负载呈现不同的性质，根据整体的负载电压和负载电流的相位关系，一般可分为阻性负载、容性负载和感性负载。
负载元件的阻抗是电路中电阻、电感、电容对交流电的阻碍作用的统称，是频率的函数。感抗和频率成正比，容抗和频率成反比，所以频率可以影响电路的性质。实际电路中，若容抗比感抗大，电路呈容性；若感抗比容抗大，电路呈感性。