复阻抗
无源支路两端的电压与电流的比值
一无源支路两端的电压与其中的电流的比值称为该支路的复阻抗,单位为欧(Ω)。它是反映一段无源电路或无源二端网络电性质的物理量。在交流电路的复数解法中,把电压电流等简谐量都用其对应复数表示,分别称为复电压、复电流,因此电压和电流的比值也同为复数,称之为复阻抗。
定义
在关联参考方向下,正弦交流电路中任一线性无源单口的端口电压相量与电流相量的比称为该单口的复阻抗,用Z表示。
复阻抗是反映一段无源电路或无源二端网络电性质的物理量。在交流电路的复数解法中,把电压电流等简谐量都用其对应复数表示,分别称为复电压、复电流。一段无源电路上复电压、复电流的比称为复阻抗。复阻抗的辐角等于电压电流的位相差,称为阻抗角。复阻抗的代数式表为Z=r+jX。式中复阻抗的实部r称为有功电阻,复阻抗的虚部X称为电抗。纯电阻的复阻抗Z=R,纯电感元件的复阻抗Z=jωL,其量值XL=ωL,称为感抗。纯电容元件的复阻抗Z=1/jωC=-j1/ωC,其量值Xc=1/ωC称为容抗。
复阻抗的概念可以推广到任一无源二端网络,无源二端网络上复电压与复电流的比称为无源二端网络的复阻抗,表为Z=U/I。式中U为无源二端网络两个引出线端之间的电压复有效值;I是通过二端网络的电流复有效值。复阻抗既反映了这段电路阻抗的大小(用复阻抗的模表示),又反映在这段电路上电压与电流间的位相差(用复阻抗的辐角表示)。所以复阻抗比阻抗有更丰富的内容。
由复阻抗的定义式Um=ImZ或U=IZ,它与直流欧姆定律有相同的形式,称为复数形式的欧姆定律。引入复电压、复电流、复阻抗后使得交流电路规律的表达式变得非常简洁。
复阻抗的模
复阻抗的模|Z|等于电压与电流有效值的比,即 。
显然,当电压有效值U一定时,复阻抗的模|Z|越大,电流I则越小,即|Z|反映了电路对电流的阻碍作用,故称为阻抗。
复阻抗的幅角
由式 得,复阻抗的幅角为电压超前电流的相位差称为阻抗角,即:
Ψz=Ψu-Ψi阻抗角
RLC串联电路的复阻抗
RLC串联电路VCR的相量形式
将各元件VCR的向量形式代入式U= UR+ UL+ UC得:
U= RI +jXL I - jXCI =[ R +j(XL - XC)] I
这就是RLC串联电路VCR的相量形式。
RLC串联电路的复阻抗
由RLC串联电路VCR的向量形式和复阻抗的定义可得RLC串联电路的复阻抗与电源频率及元件参数的关系为:
当X>0即XL>XC时,Ψz>0,电压超前于电流,电路呈现感性;
当X<0即XL
若X=0即XL=XC时,Ψz=0,电压与电流同相,电路呈电阻性。
最新修订时间:2022-08-25 11:57
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概述
定义
参考资料