TL; DR Phần ảo của trở kháng cho bạn biết thành phần phản kháng của trở kháng; điều này chịu trách nhiệm (trong số những người khác) về sự khác biệt về pha giữa dòng điện và điện áp và công suất phản kháng được sử dụng bởi mạch.
Nguyên tắc cơ bản là bất kỳ tín hiệu định kỳ nào cũng có thể được coi là tổng của (đôi khi) sóng vô hạn gọi là sóng hài, với tần số cách đều nhau. Mỗi người trong số họ có thể được đối xử riêng biệt, như một tín hiệu của riêng mình.
Đối với những tín hiệu này, bạn sử dụng một đại diện giống như:
v(t)=V0cos(2πft+ϕ)=R{V0ej2πft+ϕ}
Và bạn có thể thấy rằng chúng tôi đã nhảy vào miền số phức, bởi vì bạn có thể sử dụng số mũ phức tạp để biểu diễn phép quay.
Vì vậy, trở kháng có thể là hoạt động (kháng) hoặc phản ứng (phản ứng); trong khi định nghĩa đầu tiên không ảnh hưởng đến pha của tín hiệu ( ) thì phản ứng xảy ra, do đó, sử dụng số phức có thể đánh giá sự thay đổi của pha được đưa ra bởi phản ứng.ϕ
Vậy bạn có được:
V=I⋅Z=I⋅|Z|⋅ejθ
trong đó | Z | là độ lớn của trở kháng, được cho bởi:
|Z|=R2+X2−−−−−−−√
và theta là pha được giới thiệu bởi trở kháng và được cho bởi:
θ=arctan(XR)
Khi được áp dụng cho hàm trước, nó trở thành:
v(t)=R{I0|Z|ej2πft+ϕ+θ}=I0|Z|cos(2πft+ϕ+θ)
Hãy xem xét tụ điện lý tưởng: trở kháng của nó sẽ là là tưởng tượng và tiêu cực; nếu bạn đặt nó vào chu vi lượng giác, bạn có được pha -90 °, có nghĩa là với tải điện dung thuần túy, điện áp sẽ thấp hơn 90 ° so với dòng điện.1jωC=−jωC
Vậy tại sao?
Giả sử bạn muốn tổng hai trở kháng, 100 Ohm và 50 + i50 Ohm (hoặc, không có số phức, ). Sau đó, với các số phức, bạn tổng hợp phần thực và phần ảo và thu được 150 + i50 Ohm.70.7∠45∘
Không sử dụng số phức, điều này khá phức tạp, vì bạn có thể sử dụng cosin và sin (nhưng cũng giống như sử dụng số phức sau đó) hoặc gặp rắc rối về cường độ và pha. Tuỳ bạn :).
Học thuyết
Một số khái niệm bổ sung, cố gắng giải quyết các câu hỏi của bạn:
- Sự biểu diễn sóng hài của các tín hiệu thường được giải quyết bằng phân tách chuỗi Fourier :
v(t)=∑−∞+∞cnejnt, where cn=12π∫π−πv(t)e−jntdt
cos(x)=eix+e−ix2