交流电(英文:AlternatingCurrent,简写AC)是指大小和方向都发生周期性变化的电流,因为周期电流在一个周期内的运行平均值为零,称为交变电流或简称交流电。英文简写为AC。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。
所以交流电路中我们先研究一下正弦波,我把原理放到后面,有需要的看看,没需要的看前面即可。
正弦波基本概念
随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦电压和正弦电流。表达式为: 振幅、角频率和初相称为正弦量的的三要素。
- 振幅:电流振幅或电压振幅是指电流或电压变化的最大值,也叫电压或电流的峰值。’
- 角频率ω:正弦量单位时间内变化的弧度数。
角频率与周期及频率的关系: - 初相:t=0时的相位(相位:正弦量表达式中的角度)
相位差:两个同频率正弦量的相位之差,其值等于它们的初相之差
平均值
1个周期内的瞬时值之和的平均数。正弦波一周期和为0,所以以半个周期计算平均值。
有效值
在两个相同的电阻器件中,分别通过直流电和交流电,如果经过同一时间,它们发出的热量相等,那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0.707倍。
电磁感应(可略)
电和磁场有着密切的联系。导体在磁场中移动式会产生电流。我们称之为:“佛莱明右手定则”
右手定则:拇指方向是导体移动方向,食指指的是磁场方向,中指为电流方向。
此时电压为:e(电压)=磁通量密度B(T)*导体的长度L(m)*导体的移动速度v(m/s). 这可是发电机的基本原理哦。
正弦波交流(原理(可略))
交流电通常波形为正弦曲线。交流电可以有效传输电力。但实际上还有应用其他的波形,例如三角形波、正方形波。
下图表示导线在磁场中旋转时会获得多大的电动势(电压)。
磁通量和向直角方向切入的速度成正比,则产生电压。旋转速度及位置不同会引起电压发生变化,这张图就是正弦波。**这里用e(瞬时值)表示电压,最大值设为Em**则一下关系式成立 e=Em * sinθ[V] θ表示导线的角度,与磁通量成直角时为90°旋转半圈为180°转一圈为360°。用弧度法(单位【rad】)表示旋转的角度对照图如下
比如发电机,我们用角速度表示线圈每秒中旋转几圈。角速度用w表示单位【rad/s】。假设旋转θ【rad】需要时间t【s】则 θ=wt 此时,刚才的交流电动势公式可以表示如下 e=Em * sinwt[V]
从0到2π所需的时间,也就是旋转一周需要的时间,即为一个周期T。每秒中重复的T叫做频率f,用【Hz】(赫兹)表示。
参考资料
- 《欧姆社——电气电路》
- 百度百科
- 维基百科
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