詳解電壓電流的超前與滯后

電壓電流的超前與滯后這個概念是相對于電流和電壓之間的關(guān)系而說的。也就是說，比如是容性負載（電容器），那么他會導致最終電流超前90度，如果是電感則產(chǎn)生最終電流超前-90度（即滯后90度） 。

反過來說，在平面直角坐標系中，假設(shè)電壓為X軸水平方向，則是否超前則為Y軸垂直方向，當為容性負載時為Y正半軸部分，感性負載為Y負半軸部分 無論是正超前還是負超前（滯后）都會導致功率因數(shù)下降，而純阻性負載其超前角是0度，這個時候功率因數(shù)為1 正因為容性和感性具有這種相反的性質(zhì)，那么當使用電動機等感性負載時，會導致嚴重的負超前，這個時候就應(yīng)當使用足夠的電容器進行補償，使其無限逼近0度，保證功率因數(shù)無限的逼近1。

總之，功率因數(shù)下降，無論是正超前還是負超前都回導致下降，只有為0時才是最高的，而感性負載一應(yīng)用就肯定是負的了。所以就要用電容補償讓他接近0。

如下圖，由于Sin[ωt]在求導或積分后會出現(xiàn)Sin[ωt±90°]，所以對于接上了正弦波的電感、電容，橫坐標為ωt時可以觀察到波形超前滯后的現(xiàn)象，直接從靜態(tài)的函數(shù)圖上看不太容易理解，還是做成動畫比較好。

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-ωt。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(shù)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(shù)據(jù)來觀察或者從靜態(tài)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-ωt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(shù)電流函數(shù)同相。

下圖是三者串聯(lián)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(shù)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(tài)。

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。