相位 Phase ( 搬家文 move from yahoo blog , Day 6 )

(本文譯自 HyperPhysics 的 Electricity and Magnetism – Phase)

相位  Phase

當 AC 電路中涉及電容器與電感器時， 電流和電壓不會同時達到峰值 （peak）。 兩峰值之間，週期差異的部份， 稱為相位差（phase difference），以「度（degrees）」來表示。 其相位差 <= 90 度。在電感性的電路 （inductive circuits）中， 因為電流落後電壓（到達峰值）， 習慣上以角度（angle）來表示電壓有正相位（positive phase）地領先電流。 電容性的電路（capacitive circuits） 則以負（negative）的相位落後， 因為電流領先電壓（到達峰值）。 一個好用的記憶口訣「ELI the ICE man」 （編按：參考本篇最下圖），可以幫你記住相位的符號。至於相位關係，則經常以相量圖（Phasor Diagrams）來描繪表示。

 

假如在棍子一端黏一小塊物質， 然後以定速旋轉，頭端物質經過路徑所畫出來的圓圈，它所投射的影子將會勾勒出一個簡諧運動（simple harmonic motion）。 如果這個垂直投影以時間方程式追蹤， 將會產生一個正弦波（sine wave）。 而正弦波的全部週期，將會是一個 360 度完整的圓圈。 相位可以依循同樣的想法，把相位週期的每一部份對應到圓圈的每個部份，以度數（degrees）來表示。

 

相量圖（Phasor Diagrams）

有時候把相位（phase）看做好像它在平面上定義一個向量，是會有幫助的。常常，把「正X-軸」當作零相位（zero phase）的參考，並且對應到電阻器，因為電壓與電流和電阻器是同相的。

相量（phasor）的長度與所它所代表的量的大小成正比，角度代表它的相位與流經電阻器的電流相位的關係。RLC 系列電路的相量圖顯示出主要的特徵。

注意相位角度（phase angle），AC 電路中，電壓與電流之間的相位差，等於對應到電路中阻抗 Z 的相位角度。

 

伊萊冰人  ELI the ICE man – 協助記憶的口訣

ELI ： 當施加電壓到電感器（inductor）時，它會抗拒電流的變化。電流的增加比電壓要慢的多，在時間與相位呈現落後。

ICE ： 電容器中的電壓，與其中的充電電荷成正比，電流需先對電容器極板充電，才能提高電壓，因此電流勢必在時間與相位領先電壓。