一个正弦波的交变电源接一个纯电阻负载在电阻负载两端的电压和通过负载的电流是同相位叫做电流电压同相位
同样一个正弦波的交变电源接一个纯电容负载上因为电容两端的电压不能突变还是为零此时电流却最大所以在电容负载的电流超前于电压电容两端的电压相位会滞后电流90度
同样一个正弦波的交变电源接一个纯电感负载上因为电感的电流不能突变还是为零此时电压却最大所以在电感负载的电流滞后于电压电感两端的电压相位会超前电流90度
交流电路中电压与电流之间的相位差的余弦叫做功率因数用符号cos表示在数值上功率因数是有功功率和视在功率的比值即cosPS相位差就是电流的最大值与电压的最大值不同时出现
电流相位
电流相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量交流电的大小和方向是随时间变化的比如正弦交流电流它的公式是iIsin2fti是交流电流的瞬时值I是交流电流的最大值f是交流电的频率t是时间随着时间的推移交流电流可以从零变到最大值从最大值变到零又从零变到负的最大值从负的最大值变到零在三角函数中2ft相当于角度它反映了交流电任何时刻所处的状态是在增大还是在减小是正的还是负的等等因此在交流电领域中把2ft叫做电流相位或者叫做电流相
下图是电感的用红色表示电压蓝色表示电流如果接上理想的直流电压表直流电流表可以观察到电压的变化超前于电流电流的变化滞后于电压时间增加时纵坐标轴及时间原点会随着波形一起往左移动
如果把波形画在矢量图右方就是下面这种动画但横坐标右方是过去存在的波形指向过去是t虽然波形反过来了但电压的变化仍然超前于电流电流的变化仍然滞后于电压时间原点一直随着波形往右方移动函数图中的纵坐标轴并未与横坐标交于原点交点所代表的时间一直在增加如果不注意超前滞后的判断很容易出错
理解超前滞后这一概念用相量图是最好的从测量数据来观察或者从静态波形上观察都不太直观而且容易出错下图是电容的电压的变化滞后于电流电流的变化超前于电压坐标系右方是未来左方是过去
横坐标是t时电容的电压的变化仍然滞后于电流电流的变化仍然超前于电压因为此坐标系左方是未来而右方是过去
下图是电阻的电压函数电流函数同相
下图是三者串联的情况没画相量图和波形图但从指针的变化可以判断电流相同时电感和电容的电压函数反相
没画总电压因为总电压有可能超前于总电流也有可能滞后于总电流也有可能两者同相同相时为谐振状态
以前还做过这种元件右边标的是电压电流的参考方向用不同的颜色描述电压的大小蓝色黄色红色用不同的粗细和箭头描述电流的大小和方向而且把电感电容充能的效果也做进去了电流最大时电感磁场能最大电容电场能最小
但是就解释超前滞后这一概念的话指针表的动画更直观