周期性电流, 电压的有效值
一般情况
I:=T1∫0Ti2(t)dt,U:=T1∫0Tu2(t)dt
正弦情况
I=21Im,U=21Um
符号
相量法
i=2Icos(ωt+ϕ)→F(t)=2Iexp(jωt)exp(jϕ)=2I˙exp(jωt)
其中I˙为相量, I˙=I∠θ, U˙=U∠θ
相加
u1(t)u2(t)u(t)=2U1cos(ωt+Ψ1)=Re(2U˙1ejωt)=2U2cos(ωt+Ψ2)=Re(2U˙2ejωt)=u1(t)+u2(t)=Re(2U˙1ejωt)+Re(2U˙2ejωt)=Re(2U˙1ejωt+2U˙2ejωt)=Re(2U˙(U˙1+U˙2)ejωt)
对于同频正弦量, F˙=F˙1+F˙2
对于非同频的情况, 需要使用相量图

微积分
- 求导F˙→jωF˙
- 积分F˙→jω1F˙
e.g. 对于一个RLC电路, 有
u(t)=Ri+Ldtdi+C1∫0ti(t)dt⟹U˙=RI˙+jωLI˙+jωCI˙
电路定律的相量形式
电阻
U˙R=RI˙
电感
UL˙=jωLI˙=jXLI˙
其中
- 感抗XL=ωL=2πfL, 单位为Ω
- 感纳BL=−ωL1=2πfL1, 单位为S
频率越高, 限制电流的能力越强
同时U˙和I˙的相位为2π, 从而瞬时功率正负在一个周期内正好相互抵消, 表明电感只储能不耗能
电容
U˙C=jωC1I˙=−jωC1I˙=jXCI˙
其中
- 容抗XC=−ωC1, 单位为Ω
- 容纳BC=ωC, 单位为S
频率越低, 限制电流的能力越强
基尔霍夫定律
对于同频率的情况, ∑i(t)=0, ∑u(t)=0