交流电路的复数解法
复数法是解交流电路的另一常用方法。 根据尤拉公式eiθ=cosθ+isinθ或cosθ=Reeiθ及sinθ=Ine1θ,可将上条中的A1(t)及A2(t)化成 A1(t)=ReA10ei(ωt+φ1), A2(t)=ReA20ei(ωt+φ2) 从而 A(t)=ReA10ei(ωt+φ1)+ReA20ei(ωt+φ2) =Re〔A10ei(ωt+φ1)+A20ei(ωt+φ2)〕 这说明,为了计算A(t),可先引入复量 及  A2=A20ei(φt+φ2) 尔后先计算 ,然后从 得到A(t),于是,简谐量的迭加已化为复量的代数运算。引入复电流 和复电压 的好处还在于可引入复阻抗。例如某段电路上的 和 的比值  也是一个复数,它的模恰好是该段电路的阻抗Z=U0/I0,其中角φ=φu-φi,若引入复阻抗 ,  则有  此公式在形式上全同于直流电路中的形式,可见在对待复电压,复电流及复阻抗时,可完全引用直流电路中的相应公式。 对于纯电阻元件R,因有ZR=R,φu-φi=0,故知其复阻抗为  对于纯电容元件C,因有Zc=1/ωc, ,故其复阻抗为  对于纯电感元件L,因有ZL=ωL, ,故其复阻抗为  在上述结果的基础上,不难得到其它更复杂一些情况下的结果。 例如,对于N个复阻抗分别为 的元件的串联电路,因复电流 是公共的,故各元件上的分复电压分别为 ,总复电压为  可见该串联电路的总复阻抗 。 又如对于N个复阻抗分别为 的元件的并联电路,因端复电压 相同的,故通过各元件的分复电流 应分别为 ,于是总复电流为  可见该并联电路的总复阻抗 满足下面公式  这些结果在形式上全同于直流电路中的相应结果。 对于更复杂的交流电路,作电流、电压、电动势及阻抗的复量计算时,基尔霍夫定律仍然适用。 应该注意,各复量中有物理意义的是它们的模和复角。所以进行复量运算之后,重要的是计算它们的模和幅角,这是比解直流电路复杂之处。 |