一個正弦波的交變電源接一個純電阻負載在電阻負載兩端的電壓和通過負載的電流是同相位叫做電流電壓同相位

同樣一個正弦波的交變電源接一個純電容負載上因為電容兩端的電壓不能突變還是為零此時電流卻最大所以在電容負載的電流超前于電壓電容兩端的電壓相位會滯后電流90度

同樣一個正弦波的交變電源接一個純電感負載上因為電感的電流不能突變還是為零此時電壓卻最大所以在電感負載的電流滯后于電壓電感兩端的電壓相位會超前電流90度

交流電路中電壓與電流之間的相位差的余弦叫做功率因數用符號cos表示在數值上功率因數是有功功率和視在功率的比值即cosPS相位差就是電流的最大值與電壓的最大值不同時出現

電流相位

電流相位是反映交流電任何時刻的狀態的物理量交流電的大小和方向是隨時間變化的比如正弦交流電流它的公式是iIsin2fti是交流電流的瞬時值I是交流電流的最大值f是交流電的頻率t是時間隨著時間的推移交流電流可以從零變到最大值從最大值變到零又從零變到負的最大值從負的最大值變到零在三角函數中2ft相當于角度它反映了交流電任何時刻所處的狀態是在增大還是在減小是正的還是負的等等因此在交流電領域中把2ft叫做電流相位或者叫做電流相

下圖是電感的用紅色表示電壓藍色表示電流如果接上理想的直流電壓表直流電流表可以觀察到電壓的變化超前于電流電流的變化滯后于電壓時間增加時縱坐標軸及時間原點會隨著波形一起往左移動

如果把波形畫在矢量圖右方就是下面這種動畫但橫坐標右方是過去存在的波形指向過去是t雖然波形反過來了但電壓的變化仍然超前于電流電流的變化仍然滯后于電壓時間原點一直隨著波形往右方移動函數圖中的縱坐標軸并未與橫坐標交于原點交點所代表的時間一直在增加如果不注意超前滯后的判斷很容易出錯

理解超前滯后這一概念用相量圖是最好的從測量數據來觀察或者從靜態波形上觀察都不太直觀而且容易出錯下圖是電容的電壓的變化滯后于電流電流的變化超前于電壓坐標系右方是未來左方是過去

橫坐標是t時電容的電壓的變化仍然滯后于電流電流的變化仍然超前于電壓因為此坐標系左方是未來而右方是過去

下圖是電阻的電壓函數電流函數同相

下圖是三者串聯的情況沒畫相量圖和波形圖但從指針的變化可以判斷電流相同時電感和電容的電壓函數反相

沒畫總電壓因為總電壓有可能超前于總電流也有可能滯后于總電流也有可能兩者同相同相時為諧振狀態

以前還做過這種元件右邊標的是電壓電流的參考方向用不同的顏色描述電壓的大小藍色黃色紅色用不同的粗細和箭頭描述電流的大小和方向而且把電感電容充能的效果也做進去了電流最大時電感磁場能最大電容電場能最小

但是就解釋超前滯后這一概念的話指針表的動畫更直觀