2024年1月31日 星期三

不同阻抗的電壓總和_相位移原理篇

電阻串聯電容(RC circuit)或電感(RL circuit)為甚麼會產生相位差?
這就要回到電容和電感的特性開始說起
這件事其實已經研究了好幾年
看了幾十篇資料,但沒有一篇說得明白
大部分都是含糊帶過
其實如果沒有配合實驗,真的不容易理解
真的不要再只是搞理論和計算
這只適合天才,我們都不是啊~~

電感的本質就是線圈
線圈在遇到電流變化時會產生一個感應電動勢 ε
當電流突增,感應電動勢反向生成(抵銷突增的磁場)
電流突減,感應電動勢同向生成(補足突減的磁場)
因此當電感串接在交流電上
交流電的電流會週期性的變化
電感也會產生一個週期性的感應電動勢
使得原本電源的電壓產生位移
位移的角度(相位)剛好就是90度

交流電容(以下就稱電容)比較複雜
基本上可以看成兩片隔離的金屬板
可以聚集電子產生電位差
因為容量小,充電速度極快
也沒有極性的問題,不管哪一邊都可以聚集電子
因此電容在瞬間充滿電之後
就會因為外加電壓的增減釋放不同大小的電流
所以連接交流電時
電容也會產生一個週期性的電流
使得原本電源的電流產生位移
位移的角度(相位)剛好也是90度
每個時間點發生的事可以參考以下筆記


因此我們可以這樣簡單結論
交流電串接電容時,電流會超前90度
交流電串接電感時,電壓會超前90度

再用示波器抓電源波形和電抗(電容或電感)的波形
電容是橘線,電源是藍線



電感是橘線,電源是藍線



可以觀察到串接電容時,橘線超前藍線(向右為正)
但串接電感時,橘線落後藍線
啊不是說交流電串接電感時,電壓會超前90度嗎!!
為甚麼橘線會落後藍線?