正弦量的相量表示法-相位和角频率-深入理解振幅

正弦量的相量表示法

波形图

深入理解振幅

正弦量的波形图是一个以时间为横轴,以正弦量振幅为纵轴的图形。波形图可以直观地表示正弦量的变化规律。

瞬时值表达式

正弦量的瞬时值表达式表示在某个时刻正弦量的值。瞬时值表达式的形式为:

$$u(t) = Um \sin(ωt + φ)$$
  • $u(t)$:正弦量的瞬时值
  • $Um$:正弦量的最大振幅
  • $\omega$:正弦量的角频率
  • $\varphi$:正弦量的初相位

注意:$u$必须小写,表示瞬时值。

相量(重点)

正弦量可以用相量表示。相量是一个复数,它的模值等于正弦量的最大振幅,它的辐角等于正弦量的初相位。相量的形式为:

$$U = Um∠φ$$
  • $U$:正弦量的相量
  • $Um$:正弦量的最大振幅
  • $\varphi$:正弦量的初相位

正弦量用相量表示有以下优点:

  • 简化正弦量的运算
  • 便于分析正弦量的相位关系

正弦量用旋转有向线段表示

正弦量也可以用旋转有向线段表示。设正弦量:

$$u(t) = Um \sin(ωt + φ)$$

若:

  • 有向线段长度 $= Um$
  • 有向线段以速度 $\omega$ 按逆时针方向旋转

则:

  • 该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影长度就是正弦量的瞬时值 $u(t)$
  • 旋转有向线段在初始时刻与纵轴夹角就是正弦量的初相位 $\varphi$

旋转有向线段的表示方法直观形象,便于理解正弦量的变化规律。

小结

正弦量有三种表示方法:波形图、瞬时值表达式和相量。其中,相量表示法是最常用的,因为它简化了正弦量的运算和分析。旋转有向线段的表示方法直观形象,便于理解正弦量的变化规律。

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