AxMath相量与复数:电工电子公式写法

更新于

写AxMath相量这类电工电子公式,在本站编辑器里记住三个 LaTeX 命令就够:\dot{U} 给字母头上加点表示相量,\angle 写极坐标里的角度符号,j 表示虚数单位。这些写法按本站网页编辑器演示,本站不隶属于 AxMath 的开发方;AxMath 桌面软件里的相量模板怎么用,请以它的帮助文档为准。复数的代数式、极坐标式、指数式和阻抗、功率公式都由这几样拼出来,下面给速查表和一道每一步都能回代验算的 RL 串联例题。

电路分析里用 j 而不用 i 表示虚数单位,是为了和电流 i 区分。输入时 j 就是普通字母;教材要求虚数单位排成正体时写 \mathrm{j},ISO 80000-2 建议的就是正体。

复数与相量速查表

内容 效果 LaTeX 代码
代数式 Z = a + jb Z=a+jb
模 ∣Z∣ = √(a² + b²) \lvert Z\rvert=\sqrt{a^2+b^2}
辐角 φ = arctan(b/a)(a > 0) \varphi=\arctan\frac{b}{a}
极坐标式 Z = ∣Z∣∠φ Z=\lvert Z\rvert\angle\varphi
指数式 Z = ∣Z∣·e 的 jφ 次方 Z=\lvert Z\rvert e^{j\varphi}
欧拉公式 e 的 jφ 次方 = cos φ + j sin φ e^{j\varphi}=\cos\varphi+j\sin\varphi
电压相量 U̇ = U∠φᵤ \dot{U}=U\angle\varphi_u
感抗与容抗 感抗 XL = ωL,容抗 XC = 1/(ωC)(L、C 为下标) X_L=\omega L X_C=\frac{1}{\omega C}
RLC 串联阻抗 Z = R + j(XL − XC) Z=R+j(X_L-X_C)
相量欧姆定律 U̇ = İZ \dot{U}=\dot{I}Z
有功功率 P = UI cos φ P=UI\cos\varphi
串联谐振 ω₀ = 1/√(LC) \omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}

表里的模一律用 \lvert 和 \rvert,效果与竖线相同,放进长公式里更不容易和别的竖线混淆。角标也要统一:电压相位写 φᵤ、电流相位写 φᵢ,源码分别是 \varphi_u 和 \varphi_i。

在可视化模式里敲 \angle、\Omega 这类命令,符号随打随显,按空格结束命令接着写;分数按 / 出分数线,按 Tab 在分子、分母之间跳格。带点的相量在 LaTeX 模式里写 \dot{U} 最稳。Ω 这类物理常用符号,也可以把底部符号面板右侧的下拉切到「物理模式」去找。

例题:RL 串联电路求电流与功率

已知 R = 3 Ω 与感抗 XL = 4 Ω 串联,电源电压相量 U̇ = 10∠0° V,求电流相量和有功功率。

第一步,写阻抗。 模为 √(3² + 4²) = 5 Ω,辐角 arctan(4/3) ≈ 53.13°:

Z=R+jX_L=3+j4=5\angle 53.13^\circ\,\Omega

RL 串联阻抗 3+j4 化成极坐标式

第二步,求电流。 相量相除时模相除、辐角相减:

\dot{I}=\frac{\dot{U}}{Z}=\frac{10\angle 0^\circ}{5\angle 53.13^\circ}=2\angle -53.13^\circ\,\text{A}

电流相量等于电压相量除以阻抗

第三步,换回代数式验算。 2 × cos 53.13° ≈ 1.2,2 × sin 53.13° ≈ 1.6,所以 İ ≈ 1.2 − j1.6 A。把它乘回阻抗:(1.2 − j1.6)(3 + j4) = 3.6 + j4.8 − j4.8 + 6.4 = 10,正好回到电源电压。

第四步,算功率。 功率因数 cos φ = 3/5 = 0.6,有功功率 P = UI cos φ = 10 × 2 × 0.6 = 12 W;用电阻发热核对,I²R = 2² × 3 = 12 W,两种算法一致。

欧拉公式是极坐标式和指数式互换的依据,在编辑器里写出来是这样:

编辑器里输入的欧拉公式 j 形式

常见错误

  • 点加在整个表达式上:\dot{UI} 只会出一个点,盖在两个字母中间;两个相量分别写 \dot{U}\dot{I}。
  • 角度符号用小于号代替:10<0 显示的是比较符号,写 10\angle 0^\circ。
  • 度数写成字母 o:53.13^o 的上标是小写字母,度数用 ^\circ。
  • arctan 排成斜体:arctan 会变成六个斜体字母,写 \arctan。

相量公式四种常见写错与改正对照表

整章常用的相量公式可以排成一页纸,贴在实验报告模板旁边备查:

电工电子复数、相量与阻抗公式一页纸

做实验报告时可以这样用:把这四步推导逐条写进编辑器,切回可视化模式核对后,顶栏「导出」选「Word(含公式)」,每次导出当前这一条,贴进报告;整份报告要一次成稿,就在「文档编辑」里用「插入公式」逐条放进去,再导出「Word 文档 (.docx)」。导出需要登录并开通本站会员。同一套输入思路也适用于低年级的分数和算式,见 AxMath小学数学。

延伸阅读

常见问题

相量上的点怎么加?
用LaTeX的dot命令:先输入反斜杠和dot,再用花括号把字母包起来,比如电压相量就是dot后面跟花括号包住的U,显示为U上方加一个点。最稳的做法是切到LaTeX模式直接写整段源码,右边同步显示效果。