什么是电压相位

在交流电路分析中，我们经常听说过“相位”这个词，例如三相对称时3个电压相位依次相差120°、电感电压相位超前电流相位90°、电容电流相位超前电压相位90°……（超多电工课程免费看，点击即可跳转）

显然，我们在谈及相位时总是离不开角度，那这是不是说明相位和角度有着什么不为人知的关系呢？确实，今天就让我来给大家揭开“相位”的神秘面纱（并不神秘）~

一、相位是什么

相位就是角度，为了便于理解，我们以三角函数为例加以分析。如下图1-1所示为sine函数y=sinx和它的波形图，其中横坐标表示自变量x，纵坐标表示因变量y，y值大小因x值的变化而变化。

图1-1

y=sinx正弦函数中，sin后的变量“x”的值只能表示角度，它不能是元、秒，也不能是自然数123。在波形上就表示为横轴坐标只能是角度值，如图1-1中的90°、180°等。随着X角度的变化，y的值也在变化，例如当x=90°时，有y的值为1，如下图1-所示。

图1-2

在正弦函数（或余弦函数）中，y值的范围为-1≤y≤1，若在sinx前面乘以一个数，如10sinx，这就相当于将y值放大了10倍，此时y值的范围为-10≤y≤10。在波形图上就像是把波形上下拉长10倍。

简单了解正弦函数后，我们回到交流电路中的正弦量，即交流电路中交变电压和电流。在交流电路中，电压和电流等都是按正弦规律变化的，这意味着电压和电流可以用正弦函数表示。

我们以电压为例，如下图1-3所示，用sine正弦函数表示电压u的瞬时值变化，此时sin后面的不再是x，而是100πt，波形的最大值也不再是1，而是被拉长了U_m 倍。

图1-3

且先不说100πt具体是什么，我们可以肯定的是，sin后的100πt必定是一个表示角度的数，类同于上文中sin后的x。另外，在y=sinx中，因变量y随着自变量x的变化而变化，显然，在u=U_m sin（100πt）中，电压的值u也随着100πt的变化而变化。

综上，这个100πt就是一个角度值，并可以改变电压u的瞬时值，称为相位。换言之，相位就是电压、电流等变量在用正弦函数（或余弦函数）表示时的角度值。

二、相位的含义

我们以上文电压为例，电压的相位是100πt，大家仔细观察可以发现，里面含有时间“t”，这表明，相位是随时间变化的，如下图1-4所示。

图1-4

当时间t=0s时，相位就为100π×0 rad=0 rad或0°（rad即弧度，是表示角度大小的另一种单位），对应波形图，可以看到，此时有电压u=0V。显然，随着时间的变化，相位也发生变化，从而使电压的瞬时值发生变化，所以用不同相位表示不同时刻电压的瞬时值。

另外，把时间t=0s时的相位称为初相位，此时对应的电压值为初始值，而t=0s就为计时起点。显然，计时起点是可以改变的，因人而异，这就好比跑步比赛，开始跑的时间由裁判员决定。

若把上文的电压计时起点延迟到90°的地方，如下图1-5所示，此时电压u的表达式就变成了u=U_m sin（100πt 90°），显然t=0s时，sin后的相位就为100π×0 90°=90°，这就是初相位，对应计时起点t=0s，此时有电压初始值为最大值U_m 。

对比图1-4和图1-5可以发现，同一个电压，不同的时间起点，会有不同的初相位和初始值。但电压的最大值和周期并没有发生改变。

其实，上述电压中的相位100πt是工频50Hz下的值，若交流电路的频率不是50Hz，那么相位也就不再是100πt。相位与频率之间的关系为“相位/2πt=f”，即相位除以2πt等于频率，虽然相位是随时间变化的，但频率是一个常数，又由于周期与频率互为倒数，所以周期也是一个常数，例如频率为50Hz时，周期就为1/50=0.02s。

知道了相位的含义，举一反三，我相信大家对相位差也有了一定的理解。但如果大家想知道更多有关相位差的内容的话，可以留言评论哟，我考虑要不要再写一篇文章~