康明斯的正弦交流电的含义是什么

 正弦交流电

在现代社会，交流电被广泛应用于工业、农业、交通运输和信息通信等各个方面。人们的日常生活，如电风扇、空调、电冰箱、电视机和计算机等家用电器同样离不开交流电。因此，交流电在生产、生活中占有极其重要的地位。平时所用的交流电都是按正弦规律变化。正弦交流电是一种大小和方向随时间作周期性变化的电流。

(1)正弦交流电的产生   一根直导线在两极均匀磁场内作等速旋转时所产生的交变电动势。由以上分析可知，旋转导线中感应电动势的大小取决于磁场的磁通密度、导线在磁场中的有效长度、导线切割磁力线的速度以及导线运动方向与磁力线方向的夹角α。而感应电动势的方向则决定于导线切割磁力线的方向。因此，当长度不变的导线在均匀磁场内按一定方向作等速旋转时，它所产生的感应电动势数值将只与导线切割磁力线时的角度有关。

当导线处于位置1时，由于导线的转动方向与磁力线平行，所以并未切割磁力线，也就不会产生感应电动势；当导线转动至2时，导线导线与磁力线间的夹角比较小，所以产生的感应电动势也较小；当导线转动至位置3时，与磁力线的夹角有所增大，所以它产生的感应电动势也相应增大；当导线转动到位置4时，导线与磁力线相垂直，这时导线切割磁力线的角度为最大，正好处于磁极的中央位置，因而它所产生的感应电动势也为最大。经过位置4以后，导线与磁力线的夹角又逐渐减小，它所产生的感应电动势也就渐次减小。当转动到位置7时，导线的感应电动势减到零。导线经过位置7以后就进入磁场的另一个磁极下面。这由于导线切割磁力线的方向与前半转时的方向相反，所以它产生的感应电动势方向也随之相反。当导线相继转动至位置8和9时，随着导线切割反方向磁力线角度的变化又逐渐使感应电动势增大I在导线处于位置10时，将达到反方向感应电动势的最大值随着导线切割磁力线角度的相继减小，它所产生的感应电动势也随之逐渐减小当导线转动至起点位置1时，感应电动势又回落到零。若导线继续旋转，则该导线内的感应电动势数值将重复以上变化。

如果将导线在圆周上旋转的各点位置展开，用一根直线来表示导线在圆周上移动的角度位置，而在垂直方向按比例画出导线在这些位置上所产生的感应电动势，并规定一个方向的感应电动势为正，相反方向的感应电动势则为负。这样，就可以依照这些感应电动势的大小绘出一条按一定规律变化的曲线。这条波动起伏的曲线在数学上称之为正弦曲线，而按这种正弦规律变化的交流电源，称为正弦交流电。

(2)交流电的周期和频率   交变电压或电流完成正负变化一个循环所需要的时间称为周期，并用符号T表示。在单位时间每秒钟内变化的周期数即为频率，以符号f表示。不难看出，频率f与周期T是互为倒数的关系。

周期的单位为秒(s)，频率的单位为赫兹(Hz)。我国交流电的供电频率为每秒钟50Hz，通常简写为f=50Hz。

(3)交流电的瞬时值和最大值   由于交流电压或电流的大小和方向总是随时间不断变化，因而它在每一瞬间均具有不同的数值，这个不同的值称之为瞬时值，并规定用小写字母表示。一般用i表示电流的瞬时值u表示电压的瞬时值；而用e表示电动势的瞬时值等。

电流、电压或电动势在一周期内的最大瞬时值称为最大值，并规定用大写字母表示，同时还应在字母的右下角标以m字样。例如，通常用I_m，表示电流最大值；U_m表示电压最大值；而用E_m表示电动势最大值等。

(4)交流电的相位和相位差   由以上所述可知，交变电动势或交变电流均可用一根水平方向的直线来表示时间，再从这根直线上引出垂直线的高度，以表示其电压或电流的瞬时值。这种方法能将正弦交流电在一周内的变化完整地反映出来。但实际上正弦交流电是一种连续的波形，它并没有确定的起点和终点。不过，为了说明正弦波全面而真实的情形，还是有必要为正弦波选定一个起点。正弦波的起点及与它由零值开始上升时形成的角度称为初相角，或称为起始相位，并用符号Ψ表示。

与此同时，也可以用旋转相量来表示正弦波。这时，相量的长度用来表示正弦电压或正弦电流的最大值，而旋转相量与水平线之间的夹角表示为相角，并且规定以反时针方向旋转为相角的正方向，顺时针方向旋转为相角的负方向而大于180°的相角，可以改用较小的负值相角来取代原来大于180°的相角。表示导线已转过中性线θ角时的位置，也即为计算交变电动势时的起点；用正弦曲线表示的交变电动势；旋转矢量所表示的正弦波。

旋转矢量常用来表示几个频率相同但相位不同的电压或电流及其相互间的关系。在发电机电枢上嵌绕有相同的两个线圈和V,两者几何位置相差90°。根据电枢的旋转方向可以看出，线圈廿的位置超前于线圈V的角度为90°，U和V两个线圈所产生感应电动势的正弦曲线。若正弦波的起始相位，则线圈U的相角应为0，线圈V的相角则为90°；这两个线圈所产生交变电动势的矢量，由于这两个线圈用同样的角速度旋转，因此两个旋转矢量间将始终保持相差90°相角。坪地柴油发电机

由此可知，当电枢在磁场中以不变的角速度ω逆时针旋转时，两个线圈都将会产生感应电动势，并且其频率相同、最大值相等。但因两个线圈所处的空间位置不同，从而导致它们的初相角不相等，以致不能同时达到最大值或零值。

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