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第六章 交流阻抗法ppt课件

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交流阻抗及解析PPT培训课件

交流阻抗及解析PPT培训课件

解决方法：尊重文化差异，了解和适 应对方的文化背景和价值观，通过跨 文化培训和学习提高跨文化沟通能力。
文化差异可能导致交流的一方无法理 解另一方的文化内涵和价值观，从而 产生交流阻抗。
04
如何解析交流阻抗
倾听技巧
倾听是解析交流阻抗的基础，通 过认真倾听对方的意见和想法， 可以更好地理解对方的立场和需
详细描述
一家银行在推广新业务时，遇到客户不信任和抵触的情况。经过调查，发现客户对银行的不信任来源 于之前的负面经验和对新业务的不了解。银行通过加强客户教育、提供详细解释和建立客户反馈机制 ，逐渐消除了客户的疑虑，业务得以顺利推广。
案例三：家庭沟通中的阻抗解析
总结词
家庭沟通中的阻抗通常表现为情绪化、缺乏倾听和理解等现象。
详细描述
在一家大型企业中，市场部与销售部之间存在沟通障碍，导致市场宣传与销售业绩不匹配。经过深入调查，发现 两个部门之间存在信息传递不及时、互相不信任和职责不明确等问题。通过加强沟通、明确职责和建立协作机制， 最终解决了问题。
案例二：与客户沟通中的阻抗解析
总结词
客户沟通中的阻抗表现为不信任、不配合和反馈不及时等现象。
在询问过程中，要注意语气、用词和方式，避免让对方感到不适或反感。
询问时还要注意引导对方表达自己的观点和需求，以便更好地解析交流 阻抗。
反馈技巧
在反馈过程中，要注意用词和语气，避免让对方感到 攻击或不满。
反馈是解析交流阻抗的重要环节，通过及时的反馈， 可以让对方了解自己的想法和需求，促进双方之间的 沟通和理解。
交叉学科融合
交流阻抗分析技术涉及到多个学科领 域，如物理学、电子工程、材料科学 等。未来需要加强学科交叉融合，推 动相关领域的技术创新和应用拓展。 例如，将交流阻抗分析技术与人工智 能、机器学习等先进技术相结合，实 现更加智能化、自动化的电路故障诊 断和性能预测。

交流阻抗法

交流阻抗法
着重表示矢量的大小与方向或实部 与虚部之间的关系。（各点的频率 可以在曲线上注明）
log |Z|
0
-90
-ImZ
0
|Z|
log log
RealZ
§7.1 概述
7.1.2 交流阻抗测量方稳态、准稳态测量方法(介于暂态与稳态之间的 方法)
φ
10mV
③ 等效电路不唯一。
§7.2 交流信号下电解池体系的等效电路及其简化
7.2.1 几种典型阻抗等效电路
① Warburg阻抗（浓差极化、绝对等效电路）
Rcdx
Rcdx
小幅度正弦波
Cc dx
Cc dx
dx
dx
绝对等效电路(与信号无关)
Cw Rw Cw、Rw无明确物理意义
Zw
Zw代表了扩散条件下的 总阻力／浓度极化大小
§7.2 交流信号下电解池体系的等效电路及其简化
7.2.1 几种典型阻抗等效电路 ③ 界面阻抗
Cd Zf
§7.2 交流信号下电解池体系的等效电路及其简化
7.2.2 电解池等效电路及其简化
参
辅
研
界面
Cd辅
R辅
Zf辅
界面
Cd研
RL
Zf研
R研
在有集流体的金属电极中，R辅→0，R研→0
Cd研、辅
由于平板电容器：C S
4kd
，故Cd研、辅与Cd研和Cd辅相比趋近于零，则：ZCd 研、辅
1 jCd 研、辅
因此上图简化为：
Cd辅 Zf辅
Cd研
RL
Zf研
§7.2 交流信号下电解池体系的等效电路及其简化
7.2.2 电解池等效电路及其简化
如何消除辅助电极的阻抗，使电解池等效电路变为研究电极等效电路。

电化学交流阻抗测量原理课件

电化学交流阻抗测量原理课件

学习交流PPT
1
电化学交流阻抗测量原理
•• 直流电阻：可看做频率为0时的交流阻抗 •• 交流阻抗测量条件：因果性，线性，稳定性，有限性。 •正弦波电位扰动幅度：通常5 ~ 10mV ••交流电压（Voltage）: Et = E0sin(ωt) ••交流电流（Current）: It = I0sin(ωt + ɸ) ••交流PPT
23
EIS、IMPS、IMVS原理
学习交流PPT
24
交流阻抗测量方法
1、开路电位：交流电压扰动法，交流电流扰动法 2、恒电位：交流电压扰动法 3、恒电流：交流电流扰动法 4、恒电流：交流电压扰动法 5、时间参数变化，一系列测量交流阻抗 6、恒电位参数变化，一系列测量交流阻抗 7、恒电流参数变化，一系列测量交流阻抗 8、RMUX多通道变化，一系列测量交流阻抗（4/10V）
• 根据已建立的等效电路，设置各个元件的参数值。
• 应用等效电路拟合软件，自动调整各个元件的参数 值，使得等效电路的EIS谱图与测量的EIS谱图逐渐 逼近，直到满足拟合软件所控制的误差条件
• 为止。
• • 可用拟合软件查看在频率坐标范围内的拟合误差 分布图、各个元件的影响频谱图、预测阻抗等效
• 电路在更低频率或更高频率范围内的变化趋势。
学习交流PPT
25
交流阻抗测量方法
9、PAD4多通道同时测量交流阻抗（4V/输入阻抗200K） 10、电池循环充、放电的同时测量交流阻抗 11、固定单一频率系列测量交流阻抗，可实现交流阻抗（或电容）
对电位变化、电流变化、时间变化等一 系列测量。 12、控制光强度的同时测量太阳能电池的交流阻抗 13、控制太阳能电池短路放电的同时测量交流阻抗 14、涂层评价AC--DC--AC系列测量交流阻抗 15、数据存储、数据列表、图形输出至Word剪切板、图片打印

电化学交流阻抗测试方法课件

电化学交流阻抗测试方法课件

电极反应动力学参数的获取
电极反应动力学参数的测量
通过电化学交流阻抗测试测量电极反应动力学参数，如反 应电阻、传递系数和反应速率常数等。
电极反应动力学参数的意义
电极反应动力学参数反映了电极反应的速率和机理，对于 理解电极过程、优化电极性能和开发新型电极材料具有重 要意义。
电极反应动力学参数的应用
电极反应动力学参数可以用于评估电极材料的性能、预测 电极反应行为和指导电极材料的设计与开发。
连接测试设备
将电解池、电极、恒电位仪、 恒电流仪等设备正确连接，确 保线路接触良好。
设定测试参数
根据测试目的设置测试的频率 范围、扫描速度、电位/电流扫 描方式等参数。
开始测试
启动电化学工作站，进行交流 阻抗测试，记录测试数据。
测试数据处理与分析
数据处理
对原始的交流阻抗谱数据进行整理、平滑处理和基线校正，以获得更准确的阻 抗参数。
电化学交流阻抗测试 方法课件
目 录
• 电化学交流阻抗测试简介 • 电化学交流阻抗测试方法 • 电化学交流阻抗测试影响因素 • 电化学交流阻抗测试结果解读 • 电化学交流阻抗测试案例分析
01
电化学交流阻抗测试简 介
测试目的与意义
评估电化学系统的反 应动力学和电荷传递 过程
预测电化学系统的性 能和稳定性
案例三：电化学反应器的阻抗测试
总结词
电化学反应器是实现电化学反应的重要装置，通过电化学交流阻抗测试可以评估反应器的性能和优化设计。
详细描述
电化学反应器的阻抗测试通常在反应器运行过程中进行，通过测量反应器的阻抗谱，可以分析反应器的传质、反 应动力学以及电化学反应过程中的电荷转移和物质传递等参数。这些数据有助于优化反应器的设计和操作条件， 提高电化学反应的效率和产物收率。

第六章 交流阻抗方法

第六章 交流阻抗方法


南京航空航天大学 材料科学与技术学院 ® 版权所有 请勿传播
6.2 表面浓度波动和反应完全可逆时的电解阻抗
将(6.2)、(6.4) 代入
cO ~
S
I nF
0
DO
sin t 4
cR~
S
I nF
0
DR
sin t 4
用小幅度正弦波交流电信号使电极极化，同时测量其响应的方法称为 交流阻抗法。与大幅度正弦波交流信号及非正弦波交流信号相比，用 小幅度（≤5毫伏）正弦波交流信号作为激励信号时测量结果的数学 处 理比较简单，极化现象的积累不严重性，实验重现性较高。
电极/溶液界面可以用一个电容 器来模拟。通电时“电极/溶液” 界面发生电化学反应，又相当 于一个漏电的电容器。双层电 容的“漏电电阻”与由电化学 反应引起的极化有关，称为 “电解阻抗”。由C与R（电解 阻抗）并联组合的总阻抗为电 极的“界面阻抗（Z）”。
6.2 表面浓度波动和反应完全可逆时的电解阻抗
人们最感兴趣的是电极表面（x=0处）的浓度波动。在（6.1）式中用 x=0代入：
cO ~ c O cO ~
S 0 S
I nF
0
DO
sin t 4
（6.2）
显然在电极表面，浓度波动的相 位角落后交流电45°。当x增大或 信号频率增高时，很快衰减（图63中虚线）。图6-3中实线表示某一 瞬间反应粒子的浓度分布情况。 同样，产物可溶时，
6.1 电解池的等效阻抗 6.2 表面浓度波动和电极反应完全可逆时的电解阻抗
6.3 电化学步骤和表面转化步骤对电解阻抗的影响
6.4 电极交流阻抗的复数阻抗图

第六章交流阻抗方法

第六章交流阻抗方法

RT


RT
2n2F 2cO0 DO
9
如果将电解阻抗 写成复数形式
如果O，R两态 均可溶，
j
Z扩

ZR
ZC

R扩

C扩

1 j


RT 2n2F 2
cO0
1 DO

cR0
1 DR

可将两种粒子O，R扩散障碍 引起的电解阻抗写成
Z扩 ZO,扩 ZR,扩

cOs ~ cO0

cRs ~ cR0
1

I ~
~
0

i
0

nF
RT

1 cO0

cOs ~
~
0

1 cR0

cRs ~
~

0

12

I ~
~
0

i0

x 2DR



4

还原态粒子在电极表面的浓度波动

cRs ~

nF
I0
DR
sint



4

cO~

cO0
cO~

nF
I0
DO
exp


x 2DO


sint

x 2DO



4

CO和CR的变化方向正好相反。
7
当电极反应完全可逆及R的活度为常数时，电极电势波动可写成
O ne R
I~ I 0 sin t Fick第二定律

阻抗测量优秀课件


2）标准电容器
蔽罩 极板
端子1 水晶
接地端
端子2
(a)构造
端子1
接地端 端子2
(b)外观
图6-9 无损耗空气电容器
电感标准
1）标准概况 采用标称值为1μH-10000H的标准电感器作
为标准电感量具。标准电感量具分成0.01级、 0.02级、0.05级 、0.1级、0.2级、0.5级和 1.0级，对应的级别指数a为0.01，0.02，0.05， 0.1，0.2，0.5和1.0，对应的最大允许误差δ 和年稳定度γ为a%。
2）替代法测电感 ①并联替代法
信
L
Cs
号 源
V
Lx
并联替代法测量电感的原理图
1 L
4
2
f
2Cs1
1 Lx
1 L
4 2 f
2Cs2
Lx
4 2
f
1 2 (Cs2
Cs1)
② 串联替代法
Lx
L
Cs
V
串联替代法测电感
L 1
4 2 f 2Cs1
Lx
L
4
2
1 f 2Cs2
Lx
Cs1
4 2 f
Cs2 2Cs1Cs 2
插入温度表
电流端子
电压端子
电流端子 电压端子 电流端子
水
无感线圈的
银
锰铜电阻线
罩
(a) 构造
(b) 外观
图6-8 标准电阻器
电容标准
1）标准概况 标准电容器分为三等。一等和二等标准电容量具采 用标称值分别为1PF，10PF，100pF和1000PF的标准 电容器。它们的差别在不确定度和年稳定度。 三等标准电容量具采用标称值为10-4PF-1F的标准电 容器。

交流阻抗及解析ppt课件


虚部相等，即 ，所以 1 RL Cd
1 RLCd
1
• 特征频率 * 的倒数 * 称为复合元件的时间常数
（time constant），用
表示，即
1 *
RLCd
• 特征频率可从图上求得，即所以等式的左边表
示高频端是一条水平线，右边表示低频端是一
条斜率为-1的直线，两直线的延长线的交点所对 应的频率就是（图6-9）。有了，就可以用式（ 6-28）求得双电层电容Cd。
表面状态变量对阻抗的贡献，所以Rp 即为电荷传递电阻 。也就是说，我 们可以从复平面上的高频半圆求得电荷传递电阻Rct 。
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
• Bode图 1. lg Z lg 图
Z
Z 2 Z 2
Rp2 1 (RpCd )2 2
(Rp2Cd )2 1 (RpCd )2
lg Z lg Rp lg lg Rp lg Cd lg lg Cd
从图中可以看出，这是一条斜率为-1的直线。
2. lg 图
Rp2Cd
arctan Z arctan 1 (RpCd )2
Z
Rp
arctan RpCd
1 (RpCd )2
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
阻抗概念与表示方法
概念：正弦交流电可用矢量或复数表示，因 为欧姆定律普遍形式为：
阻抗的模:
iZ
Z R2 X 2
阻抗的幅角:
tan1 X
R
阻抗的表示方法
• 复数形式：
Z R jX
• 复平面图
-X
Z
• 三角函数形式
Z
Z Z cos j Z sin
• 指数形式：

循环伏安-交流阻抗和锂离子电池扩散系数PPT课件


参考文献：
1.《电化学方法原理及应用》，Allen.J.Bard
2.《电化学测定方法》，腾岛.昭
11
扩散系数
首先测量材料在不同扫描速率下的循环伏安图，然后将不同扫描速 率下的峰值电流对扫描速率的平方根作图。
12
扩散系数
得到的只是表观的扩散系数。 由于电极面积很难求得准确值，因此得到的扩散系数只适合定性比较，
9
扩散系数
锂的嵌入/脱嵌反应，其固相扩散过程为一缓慢过程，往往成为控制 步骤。
扩散速度往往决定了反应速度。 扩散系数越大，电极的大电流放电能力越好,材料的功率密度越高,高
倍率性能越好。 锂在固相中的扩散过程（嵌入/脱嵌、合金化/去合金化）是很复杂的，
既有离子晶体中“换位机制”的扩散，也有浓度梯度影响的扩散，还 包括化学势影响的扩散。“化学扩散系数”是一个包含以上扩散过程 的宏观的概念，目前被广为使用。 比较简单的测量手段有循环伏安法和交流阻抗法。
3
循环伏安法
初始电位，设定的起始电压 高电位，电压窗口的最高电压 低电位，电压窗口的最低电压 截止电位，设定的终止电压 扫描方向，第一步是正向还是负向 扫描速度，一般 0.0001 V/s 扫描段数，两段是一圈 响应间隔，隔多少V出一个点 静置时间，测量前体系静置多长时间 灵敏度，可以理解为纵坐标的量程 自动灵敏度
4
循环伏安法
对于可逆性好的体系，设定的时候初始设定为开路电压，为了得到闭 合环，所以截止电压和初始电压一样。扫描方向跟材料有关，第一步发生 氧化反应，也就是脱锂的，应该正向扫，也就是positive，反之negative。 这种设定方式多见于正极材料。
5
循环伏安法
对于可逆性不好好的体系，如果按前法设定，循环伏安曲线不一定能 闭合，所以设定时初始直接根据第一步是还原还是氧化，设定成高电位或 者低电位，此时扫描方向等于已经确定了，就不用选。但是这样会在测量 初期有一段急速的充放电。这种设定方式多见于负极材料。

交流阻抗分析全解ppt课件


为的正弦电流信号，此时，频响函数G()就称之为系统
Ｍ的导纳（admittance)， 用Y表示。
阻抗和导纳统称为阻纳（immittance）, 用G表示。阻抗和 导纳互为倒数关系，Z=1/Y。
4
交流电压的几种数学表示式 正弦波交流电电压随时间作正弦波变化的表示
式：
V Vmsin wt 交流电压作为矢量在复数平面中可以表示为：
1 1
1/2 (1
j)
Z

R

1
jCd
1 Rct
Nyquist 图为半圆
电荷传递过程为控制步 骤时等效电路的阻抗
19
电荷传递和扩散过程混合控制的交流阻抗
电极过程由电荷 传递和扩散过程 共同控制时，其 Nyquist图是由高 频区的一个半圆 和低频区的一条 45度的直线构成。
s
+-
+-
+-
+-
+-
CE RE
WE
G
B
E
C
D
F
+++++-
电极过程示意图
13
电极系统的交流阻抗 为了测量研究电极的双电层电容和Faraday阻抗，可创造条件
使辅助电极的界面电阻忽略不计。如果辅助电极上不发生电 化学反应，即ZF’非常大，并且辅助电极的面积远远大于研究 电极，那么辅助电极的电容也可以忽略。
Y=G()X
3
交流阻抗测试分析介绍

Y/X=G()
如果X为角频率为的正弦波电流信号，则Y即为角频率也
为的正弦电势信号，此时，传输函数G()也是频率的函
数，称为频响函数，这个频响函数就称之为系统Ｍ的阻抗
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6. 3. 2 复数阻抗平面分析法
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6. 3.3 Bode 图分析法
以总阻抗的模值的对数，log |Z|， 和相位角φ, 分别对频率的对数，log ω , 作图，则得到交流阻抗的Bode 图。前者叫做Bode模图，后者称为Bode 相（位）角图。
.
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6. 1 概述
6.1.1 交流阻抗法的定义和特点
交流阻抗法既不是稳态方法，也不是暂态方法，它是在 一个稳态下施以小的扰动，是一种准稳态方法。
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注：小幅度条件下，电流与电压的频率相同。
交流阻抗法又是一种频率域的测量方法，它以测量得到的频率范围 很宽的阻抗谱来研究电极系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更 多的动力学信息。例如可以从阻抗谱含有的时间常数的个数及其数值大 小推测影响电机过程的状态变量的情况，也可以从阻抗谱中观察传质过 程的影响等。
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6. 2电化学体系的交流阻抗
6. 2.1 正弦交流信号下电解池体系的一般等效电路
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6. 2.1 正弦交流信号下电解池体系的特殊等效电路
对于粗糙和有孔隙的电极表面，一般用常相位角元件Q来代替Cd，因为 此时电极的充放电行为已偏离了理想纯电容的充放电行为，发生了弥散效应 （dispersion）, YCPE = b( j ωCd )a 。等效电路中原双电层电容改为一个电容与一 个ω有关的电阻并联的形式。
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6.1.2 交流电路的基本性质
交流扰动的电化学响应在阻抗技术中是非常重要的，没有交流 电路的基本原理，就不能很好地理解和分析由交流扰动引起的电化 学响应。一个正弦交流电压的大小可以用下式来表示：
Φ=φm sinωt
式中φm 为电压的幅值，ω为正弦波的角频率。 将一个正弦波交流电压加到不同的电子元件两端，则相应电流 分别为： 1、纯电阻R
第六章 交流阻抗法
学习要点
集中参数元件、分布参数的等效元件的概念 和意义 交流阻抗的稳定性 电化学控制和扩散控制下的法拉第阻抗理论 交流阻抗谱的频域和时域测量方法 阻抗数据的Bode模图分析法、等效电路分 析法和CDC码分析法
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第6章 交流阻抗法
6. 1 概述 6. 2 电化学体系的交流阻抗 6. 3 电化学极化下的交流阻抗 6. 4 浓差极化下的交流阻抗 6.5 交流阻抗数据分析方法 6.6 交流阻抗的测试技术
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6、分布参数的等效元件： 前面讨论的电阻、电容和电感均为集中分布在电路某一特定位
置处的电路元件，即集中参数元件。由集中分布的电阻、电容和电 感等电路元件所构成的电路称为集中分布电路。
当电阻、电容和电感沿整个导线分布时，即构成分布参数电路 ，对于分布参数电路还要考虑导线间的电容和电感。
对于电化学极化下的简单电极过程，由Bode模图的低频区和高频区分 别可求出溶液欧姆电阻和电化学反应电阻。由中间区域斜率为-1的直线外 推到ω=1，此时可求出双电层电容值：Cd = 1/ |Z|。
1）常相位角元件Q 当传输线的电阻、电容和电感以及导线间的电容和电感在整个 传输线上均匀分布时（均匀传输线），则其阻抗相当于一个相位角 为一定值的阻抗元件——常相位角元件（CPE，Constant Phase Element）。
.
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* 应该注意，电化学中CPE元件特指电流比电压超前角度大
于π/4、小于π/2 的等效电路元件。虽然由常相位角元件公式
：
但CPE元件定义的n的取值范围，排除了这些特例。 * 电极与溶液之间界面的双电层，一般等效为一个电容器，称 为“双电层电容”。但固体电极的双电层电容的频响特性与纯 电容并不一致，阻抗相位角虽然为负值，但与-π/2有或大或小 的偏移，这种现象，称为“弥散效应”。由此形成的等效电路 元件，为常相位角元件。 * 当n=0.5的常相位角元件与纯电阻串联时，其对应小幅值 交流信号的频响特性与半无限扩散过程引起的Warburg阻抗的 频响特性. 类似。
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2）双曲正切元件O 电化学中特指平面电极有限层扩散阻抗。即平面表面附近 滞流层的厚度为有限层时，其扩散阻抗用双曲正切元件表示。
当阻抗值较大时，双曲正切元件转变为Warburg阻抗的形式：
Z = • -1/2 ( 1 – j )
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3）双曲余切元件T 电化学中特指有阻挡层的扩散过程的阻抗。即距离电极
表面一定距离处，存在阻挡壁使得扩散传质受阻。
当阻抗值较大时，双曲余切元件转变为Warburg阻抗的形式：
Z Байду номын сангаас • -1/2 ( 1 – j )
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注意：推导K-K转换关系的前提是下述4个条件必须满足：
1）因果性条件 电极系统只对所施加的扰动发生响应； 2）线性条件 体系的扰动和响应为线性关系； 3）稳定性条件 对体系的扰动停止后，体系能回复扰动前的状态 4*）有限性条件 随频率变化的物理量在所有频率范围类均为有限 值 （非基本条件，阻抗和导纳二者之中有一个满足此条件即可）
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对于阻挡层扩散（滞流层厚度为有限值，扩散x=l时，C=0 ，如金属表面完 全 由氧化物覆盖或用于离子交换电极的电阻非常大的膜）（也称为反射有限扩 散）的扩散阻抗，一般用双曲余切元件T来表示，其等效电路为终端开路的有限 均匀传输线。
6.3 电化学极化下的交流阻抗
6. 3. 1 频谱法
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i= im sinωt=(φm/R ) sinωt
电压与电流之间没有相位差。 2、电容C
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对于纯电容， i = dφ/dt = ωCφm sin(ωt + π/2)
电流相位超前电位π/2。 3、电感L
i = (φm/ ωL)sin(ωt - π/2) 电流相位落后电位π/2。
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对于平面电极半无限扩散（一般恒温、静置溶液中）的扩散阻抗，一般 用Warburg 阻抗来描述，其等效电路为半无限均匀传输线。
对于有限层扩散（滞流层厚度为有限值，x=l时，C=Co0 ，如多孔电极和导电 高分子材料中的扩散，如在酸性介质中的多孔碳）的扩散阻抗，一般用 双曲正切 元件O来表示，其等效电路为终端为一个大电阻的有限均匀传输线。