电容与电感对相位的影响

描述

相位,指的是某个波形,在特定时间的位置,比如正弦波,当相位达到最高点的时候,我们称之为波峰。假设有一个正弦波电压通过某个电阻,我们把电流记录下来与电压对比,很容易想象到这个电流的波形与电压的波形频率相同,相位相同,即在电阻上,电压与电流同相位。

对于电容来说,电压与电流的相位并不相同。从充电过程看,总是先有流动电荷的积累才有电容上的电压变化,即电流总是超前于电压。在数学上可以使用微积分公式+三角函数来证明,电容上电流超前电压90°相位,或者说电压落后电流90°相位。此处我们能建立感性认知即可。

如下图左,如果一个电阻与电容串联,且从电阻上取输出信号,那么电容上超前的电流将会在电阻上变为超前的电压,输出信号的相位将会超前于输入信号。

如下图右,如果一个电阻与电容并联,电容将从电阻R2上取得电压,由于电容对电压的滞后作用,使得R2上电压也被强制滞后。

 

并联

 

电感对信号相位的改变:从充磁过程看,充磁电流的变化引起磁场的变化,而磁场的变化又产生感应电动势和感应电流,感应电流阻碍了充磁电流的变化,使得充磁电流的相位落后于感应电压。或者说,电压超前于电流。

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