Phasenwinkel
φ
Basiswissen
Das Wort „Phasenwinkel“, abgekürzt mit einem kleinen phi φ, bezieht sich auf periodische Vorgänge. Man nennt einen Vorgang periodisch, wenn er sich immer wieder auf die gleiche Weise wiederholt und zwischen den Wiederholungen keine Lücken auftreten. Ein ganzer Vorgang, vom Anfang bis zum Ende, nennt man auch Schwingung. Der Phasenwinkel φ gibt an, wo man zeitlich innerhalb einer Schwingung gerade steht.
Was ist eine Schwingung?
Man stelle die eigene Hand vor dem Oberkörper vor. Man bewege sie auf die immer gleiche Weise von links nach rechts. Als Anfang der Schwingung kann man zum Beispiel die Position ganz links festlegen. Eine Schwingung wäre dann eine vollständige Bewegung von der linken bis zur rechten Position und wieder zurück zur linken Position. Mehr zur Definition steht unter Schwingung ↗
Phasenwinkel
In der Physik ist es oft nützlich anzugeben, wo innerhalb einer ganzen Schwingung man sich zeitlich gerade befindet. Wenn ganz links der Anfang der Schwingung ist, dann ist ganz rechts eine halbe Schwingung. Kurz nach dem Start, auf dem Weg nach rechts wäre vielleicht eine Zehntel Schwingung. Und kurz vor Ende, auf dem Weg nach links wäre dann so viel wie neun Zehntel einer ganzen Schwingung. Dieser Anteil, wie viel von einer ganzen Schwingung man meint nennt man die Phase. Sie wird oft als Winkel angegeben. Eine ganze Schwingung entspricht dann 360°. Die Hälfte einer Schwingung wären dann 180°. 36° wäre eine Zehntel Schwingung.
Zeigermodell
Bei der Angabe als Winkel stellt man sich parallel zur echten Schwingung, die man meint, einen rotierenden Uhrzeiger in einem normalen Koordinatensystem vor. Eine komplette Rotation des Zeigers soll dabei einem kompletten Schwingungsvorgang entsprechen. Zum Beginn der Schwinung steht der Uhrzeiger genau auf der x-Achse. Der Winkel zwischen Zeiger und x-Achse wäre 0 Grad. Bei einer Zehntel Schwingung wäre der Zeiger bei 36 Grad. (Die Winkel im Koordinatensystem werden in der Mathematik gegen den Uhrzeigersinn gemessen.) Bei einer viertel Schwingung wäre der Zeiger bei 90-Grad oder auch genau entlang der y-Achse. Der Phasenwinkel 90-Grad meint also "eine Viertel Schwingung". Entsprechend wären 180 Grad eine halb Schwingung und 270 Grad eine Dreiviertel-Schwingung.
Bogenmaß
Oft wird der Phasenwinkel nicht in Grad angegeben, sondern im Bogenmaß Rad. Eine ganze Rotation von 360 wären im Bogenmaß so viel wie 2π (zwei Pi). Mehr dazu unter Bogenmaß ↗