电容及电感是怎样改变电流相位的
单单说说交变电流中的纯电感电路,单单进行定性分析。
首先说交变电流的纯电阻电路
下图是一个纯电感电路的图示
可以看到右图是端电压与电感中电流的相位图,可以看出是有相位差的。题主的问题就是为什么会有相位差。
由高中学过的楞次定律可以知道,如果电流的改变导致磁场的改变,那么导线中会产生相应的电流阻碍这种改变。而交变电流中的电感元件实际上就是缠绕了很多圈的导线,比如密绕螺线管。实际上,导线中除了原有电动势产生电场以外,额外产生了一个变化磁场产生的场。
电感中的场:1)电源产生的似稳无旋电场Es;
2)变化磁场(电流)产生的变化电场Ek
欧姆定律的微分形式
导线中电流密度j有限 导线无电阻,即电导率无穷大(没学过高数的同学可以理解为无穷大乘以无穷小可以为一个定值)
无旋电场产生的电压
即有用的是
假设此时电路的电流为
则如果为纯电阻电路,电压则应该为
实际上是
可见电感的电压电流同频率,相位不同,电压超前电流/2,或者说是改变了电压/2的相位
以上相加均属于简谐量相加
纯电容电路可以类似证明,结果为
假设电压
电流为
即电流超前/2
倘若要调整电压或者电流的相位,则添加一定阻抗的电感或电容即可,例如下面一个例子。
首先有个电压方程
由上面得到的电感电容的UI矢量图,可以合并有最终可以合并得到Um,可以看出与Im有一定的相位差
证明完毕
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