實(shí)際中廣泛應(yīng)用的交流電是正弦交流電。正弦交流電壓及電流是正弦交流電勢(shì)作用在電路（稱為交流電路）上產(chǎn)生的。正弦交流產(chǎn)生的方法很多，在電力（強(qiáng)電）工程中，是用交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的；在電信（弱電）工程中，是用振蕩器產(chǎn)生的。本節(jié)以最簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī)為例，說(shuō)明正弦交流電勢(shì)的產(chǎn)生，以進(jìn)一步加深對(duì)交流電的理解。

下面討論正弦電勢(shì)的產(chǎn)生。

圖2-5所示，為最簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。在一對(duì)磁極N和S極之間，放有鋼制元柱形電樞，電樞上繞有一匝導(dǎo)線，導(dǎo)線兩端分別接到兩只互相絕緣的銅滑環(huán)上，銅環(huán)與連接外電路的電刷相接觸。由于采用了特定形式的磁極極靴形狀，磁極與電樞之間的空間隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布，如圖2-6所示。其中： （1） 磁感應(yīng)強(qiáng)度線B（磁力線）垂直于電樞表面， （2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿著電樞表面按正弦規(guī)律分布，即電樞表面任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度：

B＝Bmsinα （2-1）

α為線圈平面（以導(dǎo)線α為參考）與中心面的夾角。（見(jiàn)圖2-6）

當(dāng)α＝0°及180°時(shí)，電樞表面該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0。

當(dāng)α＝90°及270°時(shí)，電樞表面該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大即B＝Bm。

當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)線a及b在磁場(chǎng)內(nèi)切割磁力線，就產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。根據(jù)發(fā)電機(jī)右手定則，在導(dǎo)線a中產(chǎn)生電勢(shì)的方向（如圖2-6所在位置），假設(shè)是由書(shū)頁(yè)紙面出來(lái)的。由于B垂直于電樞表面，因此導(dǎo)線a及b在任何位置時(shí)，其運(yùn)動(dòng)線速度v始終與B垂直，所以在α等于任何角度時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)的大小為：

e′＝Blv＝Bmlvsinα

而導(dǎo)線b切割磁力線所產(chǎn)生的電勢(shì)大小與導(dǎo)線a相同而方向是進(jìn)入紙面，因此，整個(gè)線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為：

e″＝2e′＝2Bmlvsinα。

發(fā)電機(jī)線圈如有n匝串聯(lián)，則

e＝2nBmlvsinα。（2-2）

線圈旋轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)的電勢(shì)值可由式（22）決定。當(dāng)線圈以均勻角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，式（2-2）中，則只有α是變量，因?yàn)閟inα值最大等于1（即當(dāng)α＝90°及α＝270°時(shí)）。所以，當(dāng)線圈在α＝90°及α＝270°時(shí)的瞬時(shí)電勢(shì)e具有最大值，其值為2nBmlv，令

Em＝2nBmlv， （2-3）

則式（2-2）可改寫(xiě)為如下形式

即： e＝Emsinα。 （2-4）

如果使線圈（以導(dǎo)線a為參考）在磁場(chǎng)內(nèi)從中心面開(kāi)始，以角速度ω作等速運(yùn)動(dòng)， ω的單位為角度/秒（或弧度/秒）。

即： （2-5）

此時(shí)，式（2-4）可改寫(xiě)為

e＝Emsinα＝Emsinωt （2-6）

分析具體電路時(shí)，可以不考慮發(fā)電機(jī)線圈平面與中心面的夾角α這個(gè)變量，而以時(shí)間t這個(gè)時(shí)間變量來(lái)作參考。所以一般用下式表示交流電勢(shì)瞬間值（對(duì)于變化的瞬時(shí)值一般用小寫(xiě)字母的e、 u及i表示），即

e＝Emsinωt。 （2-7）

同理，對(duì)于電壓及電流的瞬時(shí)值有如下形式：

u＝Umsinωt， （2-8）

i＝Imsinωt。 （2-9）

上示三式稱為交流電的解析式或瞬時(shí)方程式。

交流電除了可用正弦函數(shù)表達(dá)式以外，還可用與它對(duì)應(yīng)的正弦曲線圖形或叫波形圖來(lái)表示。例如圖2-7所示的曲線，橫軸一般取t或ωt，縱軸按一定比例取電壓（伏特）或電流（安培）的值，其高度可以表示不同時(shí)間的電勢(shì)、電壓或電流的值。（電壓及電流一般可畫(huà)在同一個(gè)曲線圖上，如圖2-7所示，橫軸t取同樣比例，而縱軸可以按不同比例取電壓或電流的值）。

圖2-8為發(fā)電機(jī)線圈在不同位置時(shí)，其對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)電勢(shì)值和正弦曲線。

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