信号与系统学习笔记 |
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信号与系统学习笔记——为什么信号的功率是平方,而不是一次方或者三次方等等?
前言疑问——信号的功率和能量回归到电路的功率电流的本质电场做功电的功率
推广到信号的功率
前言
以前在中学学过 功 : w = p t 功:w=pt 功:w=pt 其中p为功率,单位:瓦(w),t为时间,单位为秒(s)。这是定义式。 疑问——信号的功率和能量最近在学习信号与系统,在 连 续 时 间 信 号 x ( t ) 的 总 能 量 = ∫ t 1 t 2 ∣ x ( t ) ∣ 2 d t . 中 连续时间信号x(t)的总能量= \int_{t1}^{t2} {|x(t)|}^2dt\,. 中 连续时间信号x(t)的总能量=∫t1t2∣x(t)∣2dt.中 也就是说这里的信号x(t)的功率为 ∣ x ( t ) ∣ 2 |x(t)|^2 ∣x(t)∣2 那么有个疑问,就是为什么信号的功率为平方?而不是三次方?或者一次方? 回归到电路的功率 电流的本质在高中物理我们学过,电流的本质是电荷的定向移动, 定义为:单位时间内,流过目标截面的电荷量,称之为电流,记作 I = q t I=\frac {q}{t} I=tq 该式为电流的定义式,适用于任何场合,无论是在纯电路,还是非纯电路,甚至超导电路中也适用。 电场做功电荷量为q的物体,穿过电势差为E的电场,电场对该物体做功的大小为: W = q E W=qE W=qE 该式也适用于所有场合。 电的功率在电路学中,导体两端的电压差U,本质上就是导体内的电势差E,于是电流通过导体两端时,电场做功为: W = q E = q U W=qE=qU W=qE=qU 又由电流的本质中讲到 I = q t I=\frac {q}{t} I=tq 所以有 q = I t q=It q=It 所以最终电场做功 W = q E = q U = I t U W=qE=qU=ItU W=qE=qU=ItU 所以功率P: P = W t = I t U t = I U = U 2 R ; P=\frac {W}{t}=\frac {ItU}{t}=IU=\frac{U^2}{R}; P=tW=tItU=IU=RU2; 以上推导过程,均没有对任何过程做限制,所以最终得到的电功率公式适用于所有场合。 推广到信号的功率当R为单位电阻,也就是 R = 1 Ω 时 R=1\Omega时 R=1Ω时 ,信号的功率可以看作为 P = U 2 P=U^2 P=U2 。所以就有了奥本海姆《信号与系统》下的如下解释: ∫ t 1 t 2 ∣ x ( t ) ∣ 2 d t . 为 在 连 续 时 间 信 号 x ( t ) 在 [ t 1 , t 2 ] 内 的 总 能 量 。 \int_{t1}^{t2} {|x(t)|}^2dt\,. 为在连续时间信号x(t)在[t1,t2]内的总能量。 ∫t1t2∣x(t)∣2dt.为在连续时间信号x(t)在[t1,t2]内的总能量。 |
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