把电容的电回路接通,其支路中先有了电流,后有了电压,即电流相位超前于电压相位.或者说,在电容回路中,是先有了电流流通,然后才在其两端建立起电压;而在电感支路中,接通电路时,电感两端是先有电压,再有电流.即电压相位超前于电流相位.或者说,是先在电感两端产生感生电压,然后才有电流流通.
说多了反而迷惑,其实从电容和电感的最基本的原理和作用上,倒比较容易说明白.首先不要把电流和电压的相位问题想得太深奥了.等我说完,你会觉得这是一个非常简单的问题.
在电阻电路中,在电阻两端加多少电压,即同步和线性地产生多少电流.电流和电压的高低变化是一致的(水涨船高),无所谓谁先高,谁后低的问题,说明在电阻回路中,电压和电流是同相位的.
再看电容.一个电路外的电容,其中肯定无电荷的储存,两引线端也无电压的存在.否则这不是一只电容,而是一块电池了.平常都说,电容两端电压不能突变.这是表面现象,要进而看到它的背后原因,电容在通电和断电的瞬间,是存在着充电电流和放电流的突变的.而正是电流突变的内部现象维持了其两端电压不能突变的外部现象.这一只线路外的电容突然接入电路时,瞬间产生了流入电容的较大的突变的充电电流,好象一只水罐,一下子是灌不满水的,电容也是如此.电容两端的电压随充电电荷的逐步积累,而逐渐建立起电压(所谓电容两端电压不能突变).而充电电流也相应逐渐减小.电容充满电时,两端电压最高,等于电源电压了.但充电电流此时却为零了(已经充满).在此过程,可以看出,电容回路是先产生了较大幅度的电流,后逐步建立起电压.即电流相位超前于电压相位.
假定电容两端外电路的电压突然跌落,对于交流电来说是一个过零点,电容此时便产生了一个突变的放电电流,犹如一碗水的倒空也要有时间的.电容两端的电压随电荷的释放而逐渐降低.此过程也是电流的动作要超前于电压的变化.
看电感.平常说,流过电感的电流不能突变,但肯定在背后有一个电压的突变来维持电流的不变.电感受有一个很"懒惰"的特性,总是想维持既有状态不变,因为电流和磁场都是一种能量,能量既不能突然消失也不能突然产生,其中有一个转换过程.先略而不讲.怕简单的问题倒进成深奥了.
看电感接入电路的瞬间——接入电路之前，流过电感的电流肯定是为零的，此时电感的懒惰脾气又犯了:我原先电流为零,我现在也在保持电流为零的状态,怎么办?只能瞬时变出一个与外加电源的电压相位相反的感生电动势,来抵挡一下外电流的进入,我给你顶回去!应该说,在一个很短的时间内,电感是达到了自己的目的的.而事实上,电感在一下子接进电路时,犹如一下子吞进了半头猪,要赶紧把它消化了,变成自己的一部分才好受啊.这个消化过程是将吸入电能转变为磁场能的过程.而这个由电流变化感应出的磁场(动电生磁)又反过来影响了进入电感线圈的电流,起到阻碍电流变化的作用.简单说:先是产生感生电压,试图维持原电流为零的状态,随着充磁过程的进行,流过电感的电流才逐渐大起来.而感生电压则同时逐渐跌落.即先是电压值到达最大,然后才是电流值到达最大.与电容初上电的过程正好相反.
而在瞬时断电时,电感又想维持原通过电流,假定流过电感的原回路电阻为1欧,电流为1A,电压当然为1V了.此回路一下子断开时,全断开就不好举例了.回路电阻突然变化100欧,可以想见,依电感的脾气,还想维持原1A的电流,电感两端瞬时产生的感生电压,必然要达到100V才行.实际上感生电压的幅值确实很高.如运行中的电机突然拉闸停电,电机绕组产生极高的感生电压,甚至击穿空气而拉弧,造成三相短路,炸毁刀闸.其实是断电后,电感储存的磁场能快速释放,转变化为感生电压的一个过程.
如是画同一个座标系,在此中标出电感两端的电压和流过电感的电流,这两个矢量的话,则是电压先为最大值,然后是电流缓慢到最大.它们不是同步变化的,即电流和电压的变化有了相位差.
应该说,电压\电流相位的问题,并非是一个弱智的问题,而是一个相当普遍的困惑呀.这不是我们笨的问题呀,是教授们编书问题和讲解方法的问题呀.一些问题原本简单而是由于深奥的讲解而使其变得深奥了呀.对不对?
