『壹』 簡諧運動的初相位怎麼確定
在研究正弦量時,初相位是一個重要的概念。初相位指的是在時間t=0時正弦量的相位,也可稱為初相角或初相,其單位通常以弧度(rad)或度(°)表示。初相位反映了交流電交變的起始狀態,與所選取的時間起點密切相關。初相位可以是正值也可以是負值,這取決於t=0時刻正弦量的瞬時值是正值還是負值。當t=0時正弦量的瞬時值為正值時,其初相位為正值;反之,當瞬時值為負值時,初相位為負值。不同的初相位對應不同的瞬時值,因此,初相位也體現了正弦量變化的過程。
初相位θ和相位(ωt+θ)在工程應用中常用度或弧度作為單位。在正弦交流電路中,通常會遇到同頻率的正弦量,它們的區別僅在於幅值和初相位的不同。如果兩個正弦電壓頻率相同,但幅值和初相位不同,可以分別表示為:u1(t)=U1msin(ωt+θ1)和u2(t)=U2msin(ωt+θ2)。通過正弦電壓表達式u(t)=Umsin(ωt+θ)可以看出,當t=0時,正弦量的初始值為u(0)=Umsinθ。這里θ反映了正弦電壓初始值的大小,即初相位,簡稱初相。
初相位的確定對於分析和計算正弦量的變化過程具有重要意義。通過了解初相位,可以准確地預測和描述正弦量隨時間的變化趨勢。在實際應用中,確定初相位的方法多種多樣,包括直接測量法、相位表測量法、信號發生器測量法等。初相位的正確確定對於電路設計和信號處理等領域具有關鍵作用。
值得注意的是,初相位的選擇會影響正弦量的表達式。因此,在進行電路分析和信號處理時,必須明確初相位的具體值。此外,初相位還與相位差的概念緊密相關,相位差表示兩個正弦量之間相位上的差異。正確理解和掌握初相位的概念及其應用,對於深入研究正弦量及其在實際工程中的應用具有重要意義。
『貳』 什麼是諧振電路
含有電感、電容和電阻元件的單口網路,在某些工作頻率上,出現埠電壓和電流波形相位相同的情況時,稱電路發生諧振。能發生諧振的電路,稱為諧振電路。
在當代世界上電路諧振現象對人類貢獻極大,但是至今人們還不承認電路諧振時產生能量,書中承認在電路諧振時產生《內電動勢》,能使電流或電壓增大。
這就是此地無銀300兩,沒有能量變化,哪有電流或電壓的變化呢?書中也知道電流是自由電子在電埸力作用下產生的,電埸力具有能量,「內電動」也具有能量,其表現是能輸出無功功率。
書中承認電路諧振時,能補償無功功率的損失,實際上就是增加了無功功率。書中又認為無功功率不能做功,不代表能量,所以否認電路諧振時產生能量。因為此失誤,使人們對利用電容器節電本質認識不清,影響了節電工作。
電路諧振是否產生能量?就看電感負載並聯電容器後,負載做功情況是否變化,從無數實踐中得知,並聯電容器後,在負載不變時,消耗的有功功率和無功功率同時減少,這就證明有新的能量產生。
列寧說:沒有革命的理論,就不會有革命的運動。在當代能源緊張的情況下,急需要節電的新理論,所以研究利用電容器節電的理論是當前頭等大事。
電路諧振產生的能量有多大呢?書中雖然沒有講,但已經說明品質因數可高達100以上。也就是說負載中的電流是輸入總電流的100倍以上,按視在功率計算,能量增大100倍以上。
視在功率增大有什麼用處呢?從調諧電路中可以得知,如果視在功率沒有用處,就不會有選擇信號的能力。調諧電路具有選擇信號的能力,就說明視在功率能做功,在視在功率中包括有功功率和無功功率,是哪種功率做的功呢?從實踐中得知,電路諧振時增加的是無功功率,有功功率變化很小,所以調諧電路具有選擇信號的能力,是無功功率做的功。無功功率增大並能做功是電路諧振產生能量的鐵證。
如果沒有諧振能的存在,就沒有收音機、電視機,電話和手機,更沒有今天的電器化和自動化。電路諧振能具有選擇信號的能力,是當代世界獨一無二的,是其它能量不能代替的。
在電力系統中,無功功率的需要量比有功功率還要多,除一少部分由發電機或調相機供給外,大部分是由電力電容器輸出的。電容器輸出無功功率,就是利用了電路諧振能。如果沒有諧振能存在或不利用它,就會缺少1/3以上的電能,會有1/3以上企業因缺電而停產。
電路諧振能你可以不承認,但不可以不利用;如果把所有的電容器去掉,人們就無法生存,就要倒退上百年。
當代人們利用諧振現象,否認諧能的存在,與情與理都說不通。
電路諧振能量從哪裡來的呢?電容器是一個儲能元件,在單獨使用時也消耗電能,產生電壓降。為什麼在電感與電容並串聯時,產生「內電動勢」呢?因為電感與電容性質相反,當電感做負功時,電容做了正功,當電容做負功時電感做了正功,它們二者互相抵消耗,不消耗能量,整個電路中只有純電阻消耗能量。
電路諧振時,電流或電壓為什麼會增大呢?自由電子運動與宏觀物體運動一樣具有慣性,如果沒有外力作用,保持靜止或勻速直線運動,在電感與電容並串聯電路中,當純電阻很小時,自由電子在電埸力作用下,應產生勻加速運動,但因電子運動速度是恆定的,就使同向運動電子的數量勻加速增大,即電流增大,當達到一定值時,與純電阻產生的反作用力新保持平衡,就是恆定的諧振電流或電壓。
此現象好比自由落體一樣,空氣的阻力好比純電阻,物體的重力好比是電源電壓,自由落體開始時做勻加速運動,當達到一定值後與空所阻力平衡時,保持勻速運動。
從以上分析可以看出:電容器不是儲存多少能量,就放出多少能量,不是起著單純的電瓶作用。而是抵消了感抗反作用力,使電子的慣性得到了充分利用。
又因電子具有兩種運動,具有兩種能量,交流電產生交變電磁埸,交變電磁埸具有能量,能轉變為機械能、聲能做功等。
交流電流表和電壓表指針轉動大小與有效電流成正比,它是無功功率能做功的最好的證據,從實踐中得知無功功率在電動機中也能做功。
新產生的能量,是一種物理現象,可稱「物理能」,又因是利用電子運動慣性,也可稱「慣性能」,是因電路諧振產生的,還應叫「諧振能」。