复阻抗
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)1。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2,因此电压和电流的比值也同为复数,称之为复阻抗。
基本信息
- 中文名
复阻抗
- 外文名
Complex Impedance3
- 定义
无源支路两端的电压与电流的比值
- 公式
Z=U/Iej(z-i)=zejφ
基本简介
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,即:Z==|Z|<Ψz。显然复阻抗也是一个复数,但它不在是表示正弦量的复数,因而不是相量。在电路图中有时用电阻的图形符号表示复阻抗。
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2。
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2。
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——阻抗
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——阻抗角
由式
得,复阻抗的辅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
电阻R、电感L、电容C的串联电路如右图所示,设各元件电压uR、uL、uC的参考方向均与电流的参考方向关联,由KVL得:u=uR+uL+uC。由于都是线性元件,所以各电压以及电路端电压端电流都是同频率的正弦量,故各电流和电压都可以用相量表示为:
U'=U'R+U'L+U'C
其中,U'R=RI'U'L=jXLI'=jωLI'U'C=-jXCI'=![]()