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什么是相位匹配條件 什么是相位( 二 )

云知道什么是相位


要特別注意，電容上的電流并不是電荷真的流過(guò)電容兩個(gè)極板間的絕緣介質(zhì)，而只是充電過(guò)程中電荷從外部向電容兩個(gè)極板聚集形成的流動(dòng)，以及放電過(guò)程中電荷從電容兩個(gè)極板向外流走而形成的流動(dòng) 。也就是說(shuō)，電容的電流其實(shí)是外部電流，而非內(nèi)部電流，這與電阻、電感都不一樣 。
衡量電容充電多少的單位是電荷數(shù)——Q 。電容極板間電勢(shì)差越大，說(shuō)明電容極板被沖電荷越多，即電荷數(shù)與電勢(shì)差（電壓）成正比，即Q=C*V 。對(duì)指定電容，C是常量 。
因此，用C=Q/V表達(dá)電容極板貯存電荷的能力，稱C為電容量 。
電容量的微分表達(dá)式為：C=dQ(t)/dv(t) 。
因?yàn)殡娏鞯扔趩挝粫r(shí)間內(nèi)電荷數(shù)的變化量，即i(t)=dQ(t)/dt，綜合上面兩個(gè)公式得到：i(t)=C*dv(t)/dt，即電容電流與其上電壓的變化率（對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）成正比，電壓變化越快則電流越大 。
小結(jié)： v(t)=L*di(t)/dt
表明電流變化形成了電感的感應(yīng)電壓（電流不變則沒(méi)有感應(yīng)電壓形成） 。
i(t)=C*dv(t)/dt表明電壓變化形成了電容的外部電流（實(shí)際是電荷量變化 。電壓不變則沒(méi)有電容的外部電流形成） 。
三、元件對(duì)信號(hào)相位的改變
首先要提醒，相位的概念是針對(duì)正弦信號(hào)而言的，直流信號(hào)、非周期變化信號(hào)等都沒(méi)有相位的概念 。
1、電阻上的電壓電流同相位
因?yàn)殡娮枭想妷簐(t)=R*i(t)，若i(t)=sin(ωt+θ)，則v(t)=R* sin(ωt+θ) 。所以，電阻上電壓與電流同相位 。
2、電感上的電流落后電壓90°相位
因?yàn)殡姼猩细袘?yīng)電壓v(t)=L*di(t)/dt，若i(t)=sin(ωt+θ)，則v(t)=L*cos(ωt+θ) 。所以，電感上電流落后感應(yīng)電壓90°相位，或者說(shuō)感應(yīng)電壓超前電流90°相位 。
直觀理解：設(shè)想一個(gè)電感與電阻串聯(lián)充磁 。從充磁過(guò)程看，充磁電流的變化引起磁鏈的變化，而磁鏈的變化又產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向與充磁電流相反，延緩了充磁電流的變化，使得充磁電流相位落后于感應(yīng)電壓 。
3、電容上的電流超前電壓90°相位
因?yàn)殡娙萆想娏鱥(t)=C*dv(t)/dt，若v(t)=sin(ωt+θ)，則i(t)=L*cos(ωt+θ) 。
所以，電容上電流超前電壓90°相位，或者說(shuō)電壓落后電流90°相位 。
直觀理解：設(shè)想一個(gè)電容與電阻串聯(lián)充電 。從充電過(guò)程看，總是先有流動(dòng)電荷（即電流）的積累才有電容上的電壓變化，即電流總是超前于電壓，或者說(shuō)電壓總是落后于電流 。
下面的積分方程能體現(xiàn)這種直觀性：
v(t)=(1/C)*∫i(t)*dt=(1/C)*∫dQ(t)，即電荷變化的積累形成了電壓，故dQ(t)相位超前v(t)；而電荷積累的過(guò)程就是電流同步變化的過(guò)程，即i(t)與dQ(t)同相 。因此i(t)相位超前于v(t) 。
四、元件相位差的應(yīng)用
——RC文氏橋、LC諧振過(guò)程的理解
無(wú)論RC文氏橋，還是LC的串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振，都是由電容或/和電感容元件的電壓、電流相位差引起的，就像機(jī)械共振的節(jié)拍一樣 。
當(dāng)兩個(gè)頻率相同、相位相位的正弦波疊加時(shí)，疊加波的幅度達(dá)到最大值，這就是共振現(xiàn)象，在電路里稱為諧振 。
兩個(gè)頻率相同、相位相反的正弦波疊加，疊加波的幅度會(huì)降到最低，甚至為零 。這就是減小或吸收振動(dòng)的原理，如降噪設(shè)備 。
當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)頻率信號(hào)混合時(shí)，如果有兩個(gè)同頻信號(hào)產(chǎn)生了共振，那么這個(gè)系統(tǒng)中其它振動(dòng)頻率的能量就被這兩個(gè)同頻、同相的信號(hào)所吸收，從而起到了對(duì)其它頻率的過(guò)濾作用 。這就是電路中諧振過(guò)濾的原理 。
諧振需要同時(shí)滿足頻率相同和相位相同兩個(gè)條件 。電路如何通過(guò)幅度-頻率特性選擇頻率的方法以前在RC文氏橋中講過(guò)，LC串并聯(lián)的思路與RC相同，這里不再贅述 。

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