對于正弦信號，流過一個元器件的電流和其兩端的電壓，它們的相位不一定是相同的。這種相位差是如何產生的呢？這種知識非常重要，因為不僅放大器、自激振蕩器的反饋信號要考慮相位，而且在構造一個電路時也需要充分了解、利用或避免這種相位差。下面探討這個問題。

首先，要了解一下一些元件是如何構建出來的；其次，要了解電路元器件的基本工作原理；第三，據(jù)此找到理解相位差產生的原因；第四，利用元件的相位差特性構造一些基本電路。

一、電阻、電感、電容的誕生過程

科學家經過長期的觀察、試驗，弄清楚了一些道理，也經常出現(xiàn)了一些預料之外的偶然發(fā)現(xiàn)，如倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳的輻射現(xiàn)象，這些偶然的發(fā)現(xiàn)居然成了偉大的科學成就。電子學領域也是如此。

科學家讓電流流過導線的時候，偶然發(fā)現(xiàn)了導線發(fā)熱、電磁感應現(xiàn)象，進而發(fā)明了電阻、電感?？茖W家還從摩擦起電現(xiàn)象得到靈感，發(fā)明了電容。發(fā)現(xiàn)整流現(xiàn)象而創(chuàng)造出二極管也是偶然。

二、元器件的基本工作原理

電阻——電能→熱能

電感——電能→磁場能，&磁場能→電能

電容——電勢能→電場能，&電場能→電流

由此可見，電阻、電感、電容就是能源轉換的元件。電阻、電感實現(xiàn)不同種類能量間的轉換，電容則實現(xiàn)電勢能與電場能的轉換。

1、電阻

電阻的原理是：電勢能→電流→熱能。

電源正負兩端貯藏有電勢能（正負電荷），當電勢加在電阻兩端，電荷在電勢差作用下流動——形成了電流，其流動速度遠比無電勢差時的亂序自由運動快，在電阻或導體內碰撞產生的熱量也就更多。

正電荷從電勢高的一端進入電阻，負電荷從電勢低的一端進入電阻，二者在電阻內部進行中和作用。中和作用使得正電荷數(shù)量在電阻內部呈現(xiàn)從高電勢端到低電勢端的梯度分布，負電荷數(shù)量在電阻內部呈現(xiàn)從低電勢端到高電勢端的梯度分布，從而在電阻兩端產生了電勢差電容的電感，這就是電阻的電壓降。同樣電流下，電阻對中和作用的阻力越大，其兩端電壓降也越大。

因此，用R=V/I來衡量線性電阻（電壓降與通過的電流成正比）的阻力大小。

對交流信號則表達為R=v(t)/i(t)。

注意，也有非線性電阻的概念，其非線性有電壓影響型、電流影響型等。

2、電感

電感的原理：電感——電勢能→電流→磁場能，&磁場能→電勢能（若有負載，則→電流）。

當電源電勢加在電感線圈兩端，電荷在電勢差作用下流動——形成了電流，電流轉變磁場，這稱為“充磁”過程。若被充磁電感線圈兩端的電源電勢差撤銷，且電感線圈外接有負載，則磁場能在衰減的過程中轉換為電能（如負載為電容，則為電場能；若負載為電阻，則為電流），這稱為“去磁”過程。

衡量電感線圈充磁多少的單位是磁鏈——Ψ。電流越大，電感線圈被沖磁鏈就越多，即磁鏈與電流成正比，即Ψ=L*I。對一個指定電感線圈，L是常量。

因此，用L=Ψ/I表達電感線圈的電磁轉換能力，稱L為電感量。電感量的微分表達式為：L=dΨ(t)/di(t)。

根據(jù)電磁感應原理，磁鏈變化產生感應電壓，磁鏈變化越大則感應電壓越高，即v(t)=d dΨ(t)/dt。

綜合上面兩公式得到：v(t)=L*di(t)/dt，即電感的感應電壓與電流的變化率（對時間的導數(shù)）成正比電容的電感，電流變化越快則感應電壓越高。

3、電容

電容的原理：電勢能→電流→電場能，電場能→電流。

當電源電勢加在電容的兩個金屬極板上，正負電荷在電勢差作用下分別向電容兩個極板聚集而形成電場，這稱為“充電”過程。若被充電電容兩端的電源電勢差撤銷，且電容外接有負載，則電容兩端的電荷在其電勢差下向外流走，這稱為“放電”過程。電荷在向電容聚集和從電容兩個極板向外流走的過程中，電荷的流動就形成了電流。

要特別注意，電容上的電流并不是電荷真的流過電容兩個極板間的絕緣介質，而只是充電過程中電荷從外部向電容兩個極板聚集形成的流動，以及放電過程中電荷從電容兩個極板向外流走而形成的流動。也就是說，電容的電流其實是外部電流，而非內部電流，這與電阻、電感都不一樣。