电压与电流之间的相位差

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/06 10:18:02
交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S
这句话应该怎么理解!
能不能形象一点讲述一下相位差,相位的概念,始终理解不了,悬赏提高10分,谢谢大家了!

不知道你希望从哪个角度来讲。是不是可以这样理解:
用电器从电源获取了一些电能,但只将其中的一部分用掉了。
没有用掉的那一部分暂时变成电场能或磁场能储存了一会儿,又重新变成电能还给电源了。这一部分电能的传递,也必须通过电流的形式来完成。于是他要求使用更粗的导线,造成浪费。浪费较少是一种愿望,而这个愿望要通过提高功率因数来实现。
相位差就是电流的最大值与电压的最大值不同时出现。如果差半个周期就是差180度。可能超前也可能落后。

这要从功率因数的原理来讲,不妨设:
电路电压u=(根号2)Ucos(wt+θ);θ为电压相位
电路电流i=(根号2)Icos(wt+ψ);ψ为电流相位,相位差为φ=θ-ψ;
那么电路的实际功率p为:(U、I为有效值,乘以根号2表示最大值)
p=ui=2UIcos(wt+θ)cos(wt+ψ)
=UIcos(θ-ψ)+UIcos(2wt+θ+ψ)(这一步是三角的和差化积公式)
=UIcosφ+UIcos(2wt+θ+ψ)
由上式可以看出实际功率包括两个部分:一个是始终为正的部分,表示电路始终在消耗功率,就是前半部分,这是电路实际消耗的功率;
另一部分是随时间变化的,表示电路在与外电路不断的进行能量交换,仅仅交换而不消耗,这部分功率不是电路消耗的功率。
所以为了表示电路实际消耗的功率,我们记这部分功率为有功功率P,从上面的公式可以得到:P=UIcosφ;
我们还定义了电路的视在功率S=UI,那么显然cosφ=P/S

补充:相位是定义在振动和波动现象中的一个物理量,它反映了振动或波动的起始信息。比如说单摆的振动,我们描述它的运动时,不可避免地要表示出它的初始位置,例如最高点、最低点、这两点间的任意一点……,因为振动或波动的数学描述是三角函数:一个周期代表2π,那么某一个起始位置的相位就对应[0,2π],为了表述方便一般定义成[-π,+π]。