更多关于交流电“极性”的信息

复数对于交流电路分析很有用，因为它们提供了一种方便的方法来符号化表示电压和电流等交流量之间的相移。

然而，对于大多数人来说，抽象向量和实际电路量之间的等价性并不容易理解。在本章前面，我们看到了交流电压源如何以复杂的形式（幅度和 相角），以及极性标记。

由于交流电没有像直流电那样设定的“极性”，因此这些极性标记及其与相位角的关系往往令人困惑。本节旨在澄清其中一些问题。

电压本质上是相对的 数量。当我们测量电压时，我们可以选择如何将电压表或其他电压测量仪器连接到电压源，因为电压存在于两个点之间，而仪器上的两条测试线可以用来制作连接。

在直流电路中，我们明确表示电压源和电压降的极性，使用“+”和“-”符号，并使用颜色编码的仪表测试引线（红色和黑色）。如果数字电压表显示负的直流电压，我们知道它的表笔“反向”连接到电压（红色表笔接“-”，黑色表笔接“+”）。

电池的极性通过内在符号表示：电池的短线侧始终为负极 (-) 侧，长线侧始终为正极 (+)：（下图）

常规电池极性。

尽管将电池电压表示为带有相反极性标记的负数在数学上是正确的，但这绝对是非常规的：（下图）

绝对是非常规极性标记。

如果将“+”和“-”极性标记视为电压表测试引线的参考点，“+”表示“红色”，“-”表示“黑色”，则解释此类符号可能会更容易。将电压表连接到上述电池，红色引线连接底部端子，黑色引线连接顶部端子，确实会指示负电压（-6 伏）。

实际上，这种符号和解释形式并不像您想象的那么不寻常：它在直流网络分析问题中很常见，其中“+”和“-”极性标记最初是根据有根据的猜测绘制的，后来解释为正确或“向后”根据计算出的数字的数学符号。

但是，在交流电路中，我们不处理“负”电压量。相反，我们通过相位来描述一个电压在多大程度上帮助或反对另一个电压 ：两个波形之间的时移。我们从不将交流电压描述为符号为负，因为极坐标表示法允许向量指向相反的方向。

如果一个交流电压直接与另一个交流电压相反，我们简单地说一个与另一个相差180°。

尽管如此，电压在两点之间是相对的，我们可以选择如何在这两点之间连接电压测量仪器。直流电压表读数的数学符号仅在其测试引线连接的上下文中有意义：红色引线接触哪个端子，黑色引线接触哪个端子。

同样，交流电压的相位角仅在知道两点中的哪一点被认为是“参考”点的情况下才有意义。因此，在原理图中，“+”和“-”极性标记通常放置在交流电压的端子上，以提供所述相角的参考框架。

每个测试引线连接的电压表读数

让我们通过一些图形辅助来回顾这些原则。一、表笔接线与直流电压表示值的数学符号相关的原理：（下图）

测试引线颜色提供了一个参考框架，用于解释仪表指示的符号（+ 或 -）。

数字直流电压表显示的数学符号仅在其测试引线连接的上下文中有意义。考虑使用直流电压表来确定两个直流电压源是相互帮助还是相反，假设两个源的极性都没有标记。

使用电压表测量第一个源：（下图）

(+) 读数表示黑色是(-)，红色是(+)。

左侧电压源上的 +24 的第一次测量告诉我们，仪表的黑色引线确实接触到电压源 #1 的负极，而仪表的红色引线确实接触到正极。因此，我们知道来源 #1 是面向此方向的电池：（如下图）。

24V 电源被极化 (-) 到 (+)。

测量另一个未知电压源：（下图）

(-) 读数表示黑色为 (+)，红色为 (-)。

然而，第二个电压表读数是负 (-) 17 伏，这告诉我们黑色测试引线实际接触电压源 #2 的正极，而红色测试引线实际接触负极。因此，我们知道源 #2 是面向 相反 的电池 方向：（下图）

17V 电源被极化 (+) 到 (-)

对于任何有经验的直流电学生来说，这两种电池是相互对立的应该是显而易见的。根据定义，相反的电压减去 彼此相加，因此我们从 24 伏中减去 17 伏，以获得两者之间的总电压：7 伏。

但是，我们可以将两个源绘制为不起眼的方框，标有电压表获得的确切电压数字，极性标记表示电压表测试引线的位置：（下图）

从仪表读取的电压表读数。

极性标记的意义​​

根据此图，极性标记（指示仪表测试引线放置）指示来源辅助 彼此。根据定义，辅助电压源add 彼此形成总电压，所以我们将 24 伏加到 -17 伏得到 7 伏：仍然是正确答案。

如果我们让极性标记指导我们决定添加或减去电压数字——这些极性标记是否代表真实 极性或只是仪表测试引线方向 - 并在我们的计算中包括这些电压数字的数学符号，结果将始终是正确的。

同样，极性标记用作参考框架 将电压数字的数学符号放在适当的上下文中。

交流电压也是如此，除了相角 代替数学符号 .为了将不同相角的多个交流电压相互关联，我们需要极性标记来为这些电压的相角提供参考框架。 （下图）

以如下电路为例：

相位角代替±符号。

极性标记显示这两个电压源相互帮助，因此要确定电阻器两端的总电压，我们必须相加 10 V ∠ 0°和6 V ∠ 45°的电压值加在一起得到14.861 V ∠ 16.59°。

但是，将 6 伏电源表示为 6 V ∠ 225°，带有一组相反的极性标记，并且仍然达到相同的总电压是完全可以接受的：（下图）

反转 6V 电源上的电压表引线会将相位角改变 180°。

6 V ∠ 45°，左为负，右为正，与 6 V ∠ 225°，左为正，右为负：完全相同：极性标记的反转完美地补充了将 180° 添加到相角指定：（下图）

反转极性使相位角增加 180°

与直流电压源的符号本质上通过短线和长线定义极性不同，交流电压符号没有固有的极性标记。因此，任何极性标记都必须作为附加符号包含在图表中，并且没有一种“正确”的放置方式。

但是，它们必须与给定的相位角相关，以表示该电压与电路中其他电压的真实相位关系。

评论：

• 有时会在电路原理图中对交流电压进行极性标记，以便为其相位角提供参考框架。

相关工作表：

• 交流网络分析工作表