2.2 Матричная форма закона Ома

Рассмотрим обобщённую ветвь электрической цепи.

PIC иначе её изображают PIC

Для неё можно записать: U˙k = φm φn = ZkİZk Ėk,

I˙Zk =  I˙k +  J˙k.

Тогда закон Ома запишется следующим образом:

          (         )
˙           ˙     ˙       ˙
Uk =  Zk-  Ik +  Jk   −  Ek.

С другой стороны, İk = ˙Uk+-˙Ek-
  Zk  ˙
Jk,

          (          )
I˙  = Y     U˙ +  E˙   −  J˙ ,
  k   ---k    k     k       k
где Y k = 1Zk.

По вышеприведённым уравнениям закон Ома можно представить в матричной форме записи:

|   |    |                  |   |        |    |   |
|U˙1 |    |Z--  0    ⋅⋅⋅   0 |   |I˙1 +  J˙1|    |E˙1 |
||   ||    |  1               |   ||        ||    ||   ||
|U˙2 |    ||0    Z2-  ⋅⋅⋅   0 ||   |I˙2 +  J˙2|    |E˙2 |
|| .. || =  | ...    ...   ...   ... |  ||    ..   || −  || .. ||,
| . |    ||                  ||   |    .   |    | . |
|U˙в|     0    0    ⋅⋅⋅  Z-в    |I˙в + J˙в|    |E˙в|
или
             [            ]
U (В ) = ℤ-(В)  I(В ) + J(В)  −  E (В ),
где (в) – диагональная квадратная матрица сопротивлений ветвей (все её элементы за исключением главной диагонали равны нулю).

             [              ]
I(В) =  Y (В)  U (В ) + E (В ) −  Y (В),
где Y(В) – диагональная квадратная матрица проводимостей ветвей:

        ||                   ||
        |Y-1   0   ⋅ ⋅⋅   0 |
  (В )   | 0   Y-2  ⋅ ⋅⋅   0 |
Y    =  || ..     ..   ..    .. || .
        | .     .     .   . |
        | 0    0   ⋅ ⋅⋅  Y-в|

Матрицы в и Yв – взаимно обратные, т.е.

        [     ] − 1            [     ]− 1
Y (В) =   ℤ (В )    ,   ℤ(В) =   Y (В)    .

Обратные матрицы обладают следующим свойством:

                       (             )
ℤ (В) ⋅ Y (В) = 1       A ⋅ A − 1 = 1  .