因为串联电路中电流处处相等,电阻上的电压和电流同相,而电容上的电压超前电流90度,根据KVL,外加总电压为电容上电压与电阻上电压的相量和,因为两个正交的相量相加是三角形的斜边,因此电压和电流(和电阻电压同相)的形成了夹角。
关于RC电路中为什么电流会超前电压? 为什么极端情况下是90度
在这个电流下的电感电压公式为V=ImaxωLcos(ωt)。

其中,V表示电感上的电压,Imax表示电流的峰值,ω表示角频率,L表示电感的电感值,t表示时间,cos(ωt)表示正弦函数在90度相位差下的值,即0。
这个公式是由超前90度的电流公式i=Imaxsin(ωt+90°)转换而来的,因为若电流超前于电压90度,则相位差为正,电感电压滞后于电流90度。
电子电路里
在电感上加电压时,由于电感阻止电流的变化,所以建立起电流有一个过程,电流滞后电压;在电容器上加电压时,有一个很大的充电电流,而电容器的特点是两端电压不能突变,要慢慢充电后才能建立起电压,故电压滞后电流。

电容器在直流电路上的充放电过程,就比较能理解电容器电流与电压的关系:
如果电容器上无电荷,当充电回路刚接通时,电容器上的电压为0,电容器的充电电流为:
I=(E-Uc)/R,E是电源电压,Uc是电容器上的电压,R是充电回路的电阻;

可以看出,Uc越小,I越大,随着电容器Uc的增大,充电电流逐渐减小,当Uc接近E时,I接近0。这样就形成了电容器电压滞后电流的原因,且电容器电压越小,电流且越大。
在交流电路中,实验和事实都证明了电容器的电流超前电压90度。
理解透了楞次定律,完全了解了电容回路的充电过程就好理解。


