Fasvinkel och fasförskjutning

En sinusformad växelspänning alstras till exempel av en roterande spole i ett magnetfält (generatorprincipen, t. ex. med en generator i ett kraftverk). För ett fullständigt varv behöver generatorn en bestämd tid, under vilken en hel period av den sinusformade spänningen alstras. Därför kan man koppla en tidsaxel till en sinusformad växelspänning. Denna rotationsrörelse kan dessutom åskådliggöras med en roterande visare (visardiagram) (jämför fördjupningen).

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Sammanfattning: Grafiken visar till vänster en cirkel med flera färgade pilar och till höger en grå sinuskurva U(t) med tidsaxel samt därunder skalor för vridningsvinkeln φ i grader och i radianer.

Detaljer: Till vänster finns en tunt ritad grå cirkel med en svart medelpunkt. Från medelpunkten utgår färgade pilar: en gul pil ”A” pekar snett uppåt höger, en grön pil ”B” pekar uppåt, en cyanfärgad pil ”D” nedåt och en orange pil ”C” åt vänster; bokstäverna ”A”, ”B”, ”C”, ”D” står i matchande färg bredvid pilspetsarna. Från cirkelns övre och undre läge, där de utgår, löper punktade vågräta linjer (grön upptill, cyan nedtill) åt höger; en orange punktad linje löper på mitten vågrätt åt höger. Till höger om den börjar ett koordinatsystem med lodrät axel ”U” (pil uppåt) vid t = 0 och en vågrät tidsaxel ”t” (märkt ”Zeit” (tid), pil åt höger). På tidsaxeln finns markeringar med etiketterna 0, T/4, T/2, 3T/4, T, 5T/4. En grå sinuskurva startar vid t = 0 vid U = 0, stiger till det positiva maximumet nära T/4, faller genom 0 vid T/2 till det negativa minimumet nära 3T/4 och återvänder vid T till 0; till höger antyder en pil fortsättningen. Under tidsaxeln finns två ytterligare vågräta skalor med pilar åt höger: ”Drehwinkel φ” (vridningsvinkel φ) med indelningar och etiketterna 0°, 90°, 180°, 270°, 360°, 450°, samt därunder ”Bogenmaß φ” (radianer φ) med 0, π/2, π, 3π/2, 2π, 5π/2. — Figur UPPGRADERING-5.2.1: Fasvinkel i grader och radianer eller angiven som periodtid

En sinussvängning kan alltid uppfattas som en roterande visare i enhetscirkeln. Denna framställning hjälper till att förstå vissa samband bättre. Figur UPPGRADERING-5.2.1 visar punkterna A, B, C och D i rotationen samt deras samband i tid och vinkel:

Den horisontella axeln med beteckningen ”Zeit” (tid) är den vanliga framställningen av en sinussvängning, här med koppling till periodtiden T.
Ett varv kan också anges som en vinkel. Ett helt varv är avslutat efter 360 grader. Ett halvt varv motsvarar då 180 grader och ett kvarts varv är fullbordat efter 90 grader. Med dessa värden kan sinussvängningens horisontella axel benämnas.
En vinkel kan också anges i så kallat bågmått (radianer). För hela omkretsen ($\qty{360}{\degree}$) av en cirkel med radien 1 gäller bågmåttet: $U = 2 \cdot r \cdot \pi = 2 \cdot \pi $. $\qty{180}{\degree}$ motsvarar således $\pi$, $\qty{90}{\degree}$ motsvarar $\frac{\pi}{2}$ och $\qty{45}{\degree}$ motsvarar $\frac{\pi}{4}$.

Den horisontella axeln kan graderas i vinkelmått eller bågmått. Se den andra och tredje horisontella axeln i figur UPPGRADERING-5.2.1.

Två olika signaler kan ha en så kallad fasförskjutning i förhållande till varandra. Den uppstår till exempel i kretsar med kondensatorer, spolar och motstånd och behandlas mer ingående i nästa avsnitt. Man kan bestämma hur stor fasförskjutningen mellan två signaler är – det vill säga vilken fasvinkel som ligger mellan skalstrecken på den horisontella tidsaxeln.

Fortsätt till nästa avsnitt: Kondensatorn vid växelström