正弦交流電如何形成

正弦交流電是交流電里最基本、最簡單的一種，所以正弦交流電占有其特殊地位。到底有哪些方式可以產(chǎn)生正弦交流電呢？

方式1：線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交流電

這是產(chǎn)生正弦交流電的最基本方式，也是感應(yīng)發(fā)電機的原理。線框的轉(zhuǎn)動軸一般跟磁場方向垂直，線框平面跟磁場方向垂直的位置叫中性面。在中性面處磁通量最大，而感應(yīng)電動勢最小為零。最大值Eｍ＝nBSω，這一結(jié)果只要求轉(zhuǎn)動軸與磁場方向垂直且與線圈在同一平面上即可，不要求轉(zhuǎn)動軸在線圈的什么特殊位置上；這一結(jié)果也與線圈的形狀無關(guān)。其瞬時值的表達式為e = Eｍsinωt。

方式2：穿過線框內(nèi)的磁場成余弦變化產(chǎn)生正弦交流電

如圖2所示，垂直穿過線圈的磁場強弱成余弦變化時，根據(jù)麥克斯韋的電磁理論可知，在線圈中會產(chǎn)生正弦交流電。即磁感強度B＝Bｍcosωt，則線圈中的電流i = BmS sinωt.（S為線圈的面積）。這樣形成的電流叫渦旋電流，在變壓器的鐵芯中就存在著渦流；為防止因此而產(chǎn)生的損耗，所以變壓器的鐵芯是由一片一片的硅鋼片做成的。電磁爐就是利用這一原理制成的。

方式3：互感產(chǎn)生正弦交流電

這種方式就是變壓器的原理，實際上就是一個電生磁磁生電的過程，也就是互感現(xiàn)象。如圖所示，這里不在贅述。

方式4：滑動變阻器上的滑片做簡諧運動時產(chǎn)生正弦交流電

例：在圖5所示的電路中，滑線變阻器是由均勻電阻繞成的，ｄ是它的中點，電源電動勢E＝3伏，內(nèi)阻忽略不計。問：

（1）若要在A、B間得到一正弦交流電壓，滑動觸頭P如何滑動？

（2）當(dāng)A、B間得到正弦交流電壓時，其電壓有效值最大可能是多少？

解析：AB兩點間的電壓就是Pｄ間的電壓。設(shè)滑線變阻器的總長為L，Pｄ間長度為ｘ。由串聯(lián)電路的特點可知，

而E和L是定值，故欲使AB間的電壓為正弦電壓，必須使ｘ隨時間ｔ成正弦變化。因此，P應(yīng)做簡諧運動；即ｘ＝XMsinωt。振幅XM越大其最大值越大，當(dāng)振幅XM取最大時其有效值為最大，因此有效值最大為。

方式5：導(dǎo)體棒做簡諧運動而切割磁感線時產(chǎn)生正弦交流電

例：如圖6所示，PQ和MN是平行放著的兩根金屬導(dǎo)軌（電阻忽略不計），其間距為L左邊接一阻值為R的電阻；右邊有一導(dǎo)體棒EF（電阻忽略不計）垂直放在導(dǎo)軌上。勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感強度大小為B。

問：（1）導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做何運動可以在電阻R上得到正弦交流電

解析：欲使電阻上得到正弦交流電，導(dǎo)體棒就應(yīng)做簡諧運動。

方式6：LC振蕩電路產(chǎn)生高頻正弦交流電

在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器C充電之后，在電感L的自感和電容C反復(fù)充放電的共同作用下，電路中就會產(chǎn)生高頻正弦交流電，叫做振蕩電流。

除了以上幾種方式之外，對壓電材料施加周期性變化的作用力，壓電材料由于其壓電特性也會產(chǎn)生正弦交流電。壓電材料現(xiàn)已廣泛用于各種電氣中。