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向各位网友请教一个"简单"的问题 点击:1969 | 回复:30



电机56

    
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发表于:2007-01-21 20:34:00
楼主
向各位网友请教一个"简单"的问题:
     为什么电感中的电流滞后电压90度,电容中的电流超前电压90度,最好请从[u]物理学[/u]的视角进行解释.



电机56

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发表于:2007-01-22 19:58:00
1楼
   此问题是一位同事偶尔提出的,自己觉得不好回答.
   1.这个问题看似简单,因为谁都知道在电感中,电流滞后电压90度,在电容中,电流超前电压90度.
   2.这个问题又不简单,因为在电工学中从未见过对此问题的详解.

0763

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发表于:2007-01-24 21:43:00
2楼
帮你顶一下!我都想知道.

老一刀

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发表于:2007-01-24 21:45:00
3楼
好好看电工书,没有向量知识吗?

曹大平

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发表于:2007-01-24 22:27:00
4楼
我想可以这样来理解:

电容:
电容充电是电荷的定向移动,那么要想建立电压(也就是电荷要累积),需要先有电流,然后电压才逐渐升高,如果把时间缩小到微秒或者更小,那么我们假想像水流,先有水流才有水压,所以电流超前电压。

电感:
电感有电阻值,因此需要先有电压差才会产生电流。就像有水压才会有水流。所以电压超前电流。

不知这种解释是否科学,但我想可以这么理解吧!

亦云人云

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发表于:2007-01-24 22:53:00
5楼
的确在一些中级读物中,只告诉你“电感中的电流滞后电压90度,电容中的电流超前电压90度,”而没有进行解释. 其实,上述结果还应附加一个条件,就是在准稳的正弦电流条件下(非过渡过程)。 用数学的语言来进行描述,往往能更加简明和准确,在大学的电工基础课中,是基于以下的微积分公式: 电感上的电压 u=L(di/dt) 若电流波形是正弦波时 i=I*SIN(A+wt) 由于正弦的微分是余弦 其电压的波形就是   u=w*L*I*COS(A+wt) 即 电感中的电流滞后电压90度 电容上的电流 i=C(du/dt) 若电压波形是正弦波时 u=U*SIN(A+wt) 由于正弦的微分是余弦 其电流的波形就是   i=w*C*U*COS(A+wt) 即 电容中的电流超前电压90度

天地在心中

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发表于:2007-01-25 15:57:00
6楼
挺好

0763

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发表于:2007-01-25 20:49:00
7楼
还是曹工说的形象,好理解!

电机56

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发表于:2007-01-25 21:28:00
8楼
  感谢楼上回贴!
  根据本人理解:
  1.所谓电感,其实就是线圈,也是储能元件,电感中的电流不能突变.
  2.所谓电容,其实就是两片相互绝缘的金属片,也是储能元件,电容中的电压不能突变.
  3.所谓"超前"和"滞后"是相对正弦交流(正弦信号)说的;电流与电压相差的角度是时间角度.
  4.对于电感线圈刚上电时,电感对正弦交流来说相对感抗较大,电流不易通过,通过电感的电流不能突变,需要先在电感线圈的两端建立起电压,然后才有电流,所以我们管这种现象叫做电流滞后于电压或叫做电压超前于电流.
  5.对于电容刚上电时,电容对于正弦交流来说相对容抗较小,电流较易通过,电容上的电压不能突变,需要一定的时间电压才能达到最大值,这样就会现有电流,所以我们管这种现象叫做电流朝前于电压或叫做电压滞后于电流.
   至于为什么是90度,希望大家能从电感,电容的物理本质上解释一下,很多书上都用变化率的公式做解释,但本人才疏学浅,不太明白电容,电感的在微观上的工作方式,即电子在电感,电容内如何运动,为什么在数学上呈现90度差距.希望各位不吝赐教,从物理学上解释一下.

enzyh

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发表于:2007-01-25 21:58:00
9楼
电工学中有公式的啊
i=C(du/dt)
u=L(di/dt)
怎么会说没有详细的解释呢?

邵驰

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10楼
看书学习

Anteater

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发表于:2007-01-26 10:50:00
11楼
    很多电工学的书籍都提到了以上两个公式,只看公式,确实可以导出90度相角关系.但正如楼主所言,其中的物理学原理,即为什么电子运动符合这两个公式,其中的电磁关系是什么,却未见详解.
    如何在[u]物理[/u]上解释这个现象呢?

wenjun

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发表于:2007-01-26 10:55:00
12楼
ding !

听雨观雪

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13楼
理论公式的建立如下:

听雨观雪

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14楼
怎么看不到图啊?

听雨观雪

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15楼
公司网速慢,终于看到图了,这是工程师手册上的,很详细了。

李纯绪

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16楼
电机56你自己发表的不是物理学的解释吗?两个不能突变就是就是对它最明确的解释.注意90°是理想状态,即纯电感或纯电容.

DACAI

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17楼
记的在学校的时候老师教拉我们这么一句:赶(电感线圈)鸭(电压)鸭在前(先有电压,后有电流),还有个就相反拉

芯片级维修

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18楼
电流的本质是什么?是电荷的移动,电荷移动得越快电流就越大,i=Q/t,对于同一电容电路,在某段时间内电容两端电压变化得越快就意味着有更多的电荷移动(电荷从电容移走或从外界移入,即电容的充放电作用),如果给电容加一个正弦电压,那么这个电压变化最快的地方是波形的过零点,这个电压变化最慢的地方是波形的波峰和波谷,在高等数学里对正弦函数求导,得到的是一个余弦函数,将函数用曲线表示,相差就是90°
    

黄贵波

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19楼
学习了

刘志斌

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发表于:2007-01-27 22:11:00
20楼


  大家说的不错,我来补充几句:

1、电容不管是充电还是放电过程,由于电压不能突变,所以一开始电路处于短路状态,电流最大,随着电流的减小,电压才开始发生变化,所以电容的电流总是超前电压的变化;
2、电感的感生电势总是与端电压平衡,即相等,端电压最大时即感生电势最大,感生电势最大时,即电感的电流变化率最大,而电流变化率最大时,恰好是电流为零(最小)的时候,所以电感的电流总是落后电压的变化;
3、为什么是90度,可以从正弦曲线的性质得以解释外,还可以从能量的角度得以解释,即在正弦交流电的半周内(180度),电感、电容分别要完成吸收储存电能、释放电能两个(90度)完全对称的过程;


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