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什么是相位匹配条件 什么是相位( 二 )

云知道什么是相位


要特别注意，电容上的电流并不是电荷真的流过电容两个极板间的绝缘介质，而只是充电过程中电荷从外部向电容两个极板聚集形成的流动，以及放电过程中电荷从电容两个极板向外流走而形成的流动 。也就是说，电容的电流其实是外部电流，而非内部电流，这与电阻、电感都不一样 。
衡量电容充电多少的单位是电荷数——Q 。电容极板间电势差越大，说明电容极板被冲电荷越多，即电荷数与电势差（电压）成正比，即Q=C*V 。对指定电容，C是常量 。
因此，用C=Q/V表达电容极板贮存电荷的能力，称C为电容量 。
电容量的微分表达式为：C=dQ(t)/dv(t) 。
因为电流等于单位时间内电荷数的变化量，即i(t)=dQ(t)/dt，综合上面两个公式得到：i(t)=C*dv(t)/dt，即电容电流与其上电压的变化率（对时间的导数）成正比，电压变化越快则电流越大 。
小结： v(t)=L*di(t)/dt
表明电流变化形成了电感的感应电压（电流不变则没有感应电压形成） 。
i(t)=C*dv(t)/dt表明电压变化形成了电容的外部电流（实际是电荷量变化 。电压不变则没有电容的外部电流形成） 。
三、元件对信号相位的改变
首先要提醒，相位的概念是针对正弦信号而言的，直流信号、非周期变化信号等都没有相位的概念 。
1、电阻上的电压电流同相位
因为电阻上电压v(t)=R*i(t)，若i(t)=sin(ωt+θ)，则v(t)=R* sin(ωt+θ) 。所以，电阻上电压与电流同相位 。
2、电感上的电流落后电压90°相位
因为电感上感应电压v(t)=L*di(t)/dt，若i(t)=sin(ωt+θ)，则v(t)=L*cos(ωt+θ) 。所以，电感上电流落后感应电压90°相位，或者说感应电压超前电流90°相位 。
直观理解：设想一个电感与电阻串联充磁 。从充磁过程看，充磁电流的变化引起磁链的变化，而磁链的变化又产生感应电动势和感应电流 。根据楞次定律，感应电流方向与充磁电流相反，延缓了充磁电流的变化，使得充磁电流相位落后于感应电压 。
3、电容上的电流超前电压90°相位
因为电容上电流i(t)=C*dv(t)/dt，若v(t)=sin(ωt+θ)，则i(t)=L*cos(ωt+θ) 。
所以，电容上电流超前电压90°相位，或者说电压落后电流90°相位 。
直观理解：设想一个电容与电阻串联充电 。从充电过程看，总是先有流动电荷（即电流）的积累才有电容上的电压变化，即电流总是超前于电压，或者说电压总是落后于电流 。
下面的积分方程能体现这种直观性：
v(t)=(1/C)*∫i(t)*dt=(1/C)*∫dQ(t)，即电荷变化的积累形成了电压，故dQ(t)相位超前v(t)；而电荷积累的过程就是电流同步变化的过程，即i(t)与dQ(t)同相 。因此i(t)相位超前于v(t) 。
四、元件相位差的应用
——RC文氏桥、LC谐振过程的理解
无论RC文氏桥，还是LC的串联谐振、并联谐振，都是由电容或/和电感容元件的电压、电流相位差引起的，就像机械共振的节拍一样 。
当两个频率相同、相位相位的正弦波叠加时，叠加波的幅度达到最大值，这就是共振现象，在电路里称为谐振 。
两个频率相同、相位相反的正弦波叠加，叠加波的幅度会降到最低，甚至为零 。这就是减小或吸收振动的原理，如降噪设备 。
当一个系统中有多个频率信号混合时，如果有两个同频信号产生了共振，那么这个系统中其它振动频率的能量就被这两个同频、同相的信号所吸收，从而起到了对其它频率的过滤作用 。这就是电路中谐振过滤的原理 。
谐振需要同时满足频率相同和相位相同两个条件 。电路如何通过幅度-频率特性选择频率的方法以前在RC文氏桥中讲过，LC串并联的思路与RC相同，这里不再赘述 。

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