位相と位相差とは

電圧や電流の波（波形）の、位置のことを「位相」という

ここでは、交流回路の「位相と位相差」、「位相の進みや遅れ」について説明します。

位相とは

位相とは

平等磁界中を導体が、角速度　\(ω\)　[rad/s]　で反時計方向に回転しています。

このとき導体に発生する起電力は、次のように表すことができます。

\(\large e=E_m\sinωt\)　[V]

次に導体が、X’ の位置にあるときの起電力は、次のように表すことができます。

\(\large e=E_m\sin(ωt+θ)\)

基準の位置 X から見ると、\(θ\)　[rad]　位相が進んだところにあります。

このように　位相とは周期的な運動をするものが、その周期中にどの位置にいるかを示すこと　をいいます。

単位は　[rad]　ラジアン　を使います。

位相と位相角

\(e=E_m\sinωt\)や

\(e=E_m\sin(ωt+θ)\)　の式において

\(ωt\)　や　\((ωt＋θ)\)　を　位相　または　位相角　といいます。

初期位相と初期位相角

\(e=E_m\sinωt\)や

\(e=E_m\sin(ωt+θ)\)　の式において

\(t=0\)　のときの位相　を　初期位相　または　初期位相角　といいます。

位相差とは

位相差とは、同一周波数の２つの交流の位相の差をいいます。

この場合、振幅の大きさは関係ありません。

次の図で説明します。

導体 A と導体 B が　\(o\)　を中心にして、\(θ\)　[rad]　の角度を持って配置されています。

導体 A の起電力は、\(e=E_m\sinωt\)　[V]　

導体 B の起電力は、\(e=E_m\sin(ωt+θ)\)　[V]　になります。

位相差の求め方

位相差＝比較したい位相ー基準の位相

比較したい位相＝\(E_m\sin(ωt+θ)\)

基準の位相＝\(E_m\sinωt\)

位相差＝\((ωt+θ)-ωt=θ\)　[rad]　

振幅の大きさ

次の図のように、振幅の大きさは位相差に関係ありません。

位相の進みと遅れ

位相の遅れと進み

位相の基準点　\(o\)　からみて、右側に位相差　\(θ\)　があれば　遅れ　になります。

位相の基準点　\(o\)　からみて、左側に位相差　\(θ\)　があれば　進み　になります。

図において、基準から見た場合、\(e_b\)　は　\(e_a\)　より　\(θ\)　[rad]　だけ、過去に　\(o\)
に達しているので　進み　と見ることができます。

\(e_b=E_m\sin(ωt+θ)\)　のように

位相差が　正　のときは基準波形に対して　進み　になります。

以上で「位相と位相差とは」の説明を終わります。