一、有功功率
無源二端網(wǎng)絡 N 中含有線性電阻、電容、電感、受控源等元件,阻抗為
。其端電壓和端電流分別為
。
二端網(wǎng)絡 N 吸收的瞬時功率為
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平均功率( average power )是指在一個周期內(nèi)吸收的瞬時功率的平均值,用 P 表示,即
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有功功率
在一個周期內(nèi)吸收的瞬時功率的平均值,稱為平均功率,又稱有功功率( active power ),單位為瓦( W )。
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有功功率是真正由來做功的功率,由網(wǎng)絡中的電阻元件產(chǎn)生。
稱為二端網(wǎng)絡的功率因數(shù)( power factor ),
又稱為功率因數(shù)角。
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二、無功功率和視在功率
無功功率![]()
無功功率表示網(wǎng)絡與電源進行能量交換的規(guī)模,由網(wǎng)絡中的儲能元件產(chǎn)生。單位是乏( var )。
視在功率![]()
單位是伏安( VA )。

設二端網(wǎng)絡的等效阻抗為![]()
則該二端網(wǎng)絡的等效電阻為![]()
該二端網(wǎng)絡的等效電抗為![]()

圖 7.5-1 中,
,則
,
,根據(jù)各功率的定義,可以得到
1 、電阻元件, Z=R ,
,
,則
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電阻元件只從電路中吸收能量,而不與電路作能量交換;
2 、電感元件,
,
,
,則
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電感元件不耗能,只與電路作能量交換;
3 、電容元件,
,
,
,則
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電容元件也不耗能,只與電路作能量交換。
三、復功率
復功率
二端網(wǎng)絡的端電壓為
,端電流為
,設端電流的共軛相量為
,則定義
和
的乘積為復功率( complex power ),即
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功率守恒
如果二端網(wǎng)絡中含有 n 個元件,則有功、無功、復功率都守恒
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但是,視在功率不守恒![]()
例 7.5-1 圖 7.5-2 所示電路中,
,角頻率
,
,電路吸收的有功功率 P=200W ,求電阻 R 和電感 L 。
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解:由 KVL 可得![]()
所以,![]()
因為電路吸收的有功功率就是電阻 R 吸收的有功功率,即![]()
所以,電阻![]()
又![]()
則感抗為![]()
所以,電感![]()
例 7.5-2 圖 7.5-3 所示正弦穩(wěn)態(tài)電路中,已知電壓源
,電流源
,試分別求出電壓源和電流源發(fā)出的總有功功率。

解:根據(jù)功率守恒性,電壓源和電流源所發(fā)出的總有功功率,就是 1 Ω和 2 Ω電阻吸收的有功功率之和,因此,只要先求出通過 1 Ω電阻的電流
和通過 2 Ω電阻的電流
就可以了。
設電流源兩端的電壓為
,列寫節(jié)點電壓方程,![]()
代入?yún)?shù),得![]()
解得![]()
所以
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![]()
因此,電壓源和電流源發(fā)出的總有功功率為![]()
四、最大功率傳輸
一個含源的二端網(wǎng)絡,總可以用一條電壓源
和等效阻抗 Zo 相串聯(lián)的戴維南等效支路來替代,如圖 7.5-4 所示。
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設電壓源的等效阻抗為
,負載阻抗為
。
則電路中的電流![]()
電流的有效值為![]()
負載
獲得的有功功率實際就是
中的電阻部分
獲得的有功功率,所以,負載獲得的功率為![]()
1 、負載
的電阻部分
和電抗部分
皆可調(diào)
式中,
,欲使 PL 達到最大,可先令
,即
,這時,![]()
再調(diào)節(jié) RL ,使 PL 達到最大,令
,即![]()
解得:![]()
因此,當負載阻抗與電源等效阻抗互為共軛復數(shù),
時,即![]()
負載獲得最大功率,稱為共軛匹配( conjugate matching )。這時獲得的最大功率為![]()
2 、負載
的阻抗角
固定,而阻抗模
可變
有些情況下,負載是電阻性設備,即
,
,這時,
,
,通過調(diào)節(jié) RL 使負載獲得最大功率。
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![]()
負載獲得的功率為![]()
令
,即![]()
解得:![]()
當負載為一個電阻時,負載獲得最大功率的條件是負載電阻與電源等效阻抗的模相等,即模匹配( modular matching )。
模匹配時負載電阻獲得的最大功率為![]()
結(jié) 論
1 、當負載
和
皆可調(diào)時,采用共軛匹配
, ![]()
2 、當負載為純電阻
時,采用模匹配
, ![]()
3 、一般情況下,負載在模匹配時獲得的最大功率比共軛匹配時要小。
例 7.5-3 電路如圖 7.5-5 所示,
,負載為以下兩種情況:( 1 )負載
為可變電阻,( 2 )負載
為可變阻抗( RL 、 XL 均可調(diào)),試問負載分別為何值時獲得最大功率,并求最大功率值。
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解: 電壓源的等效阻抗為![]()
( 1 )負載為可變電阻時,欲使負載獲得最大功率,則應采用模匹配,
,即負載 ZL=RL=7.07 Ω時獲得最大功率,最大功率為![]()
( 2 )負載為可變阻抗,即 RL 、 XL 均可調(diào)時,欲使負載獲得最大功率,則應采用共軛匹配,
,即負載
時獲得最大功率,最大功率為
,顯然,負載采用共軛匹配時獲得的最大功率比采用模匹配時要大。



