1、5.1、基 本 知 识511、交流电的产生及变化规律如图 5-1-1 所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中匀速转动，闭合电路中产生交流电。 如果从线圈转过中性面的时刻开始计时，那么线圈平面与磁感应强度方向的夹角为 ，如图 5-1-2 所示t线圈中产生的瞬时感应电动势按正弦规律变化， tnBSesitmsin式 ，称为感应电动势的最大值。nBSm电路中的电流强度也按正弦规律变化， trRimsintImi式中 ，称为交流电流的最大值。rIm外电路的电压按正弦规律变化， trRumsintUmsi式中 ，称为交流电压的最大值。rRmadbsooNR图 5-1-1dattBo中 性 面图 5-1-
2、2512、表征交流电的物理量（1）周期和频率周期和频率是表征交流电变化快慢的物理量。一对磁极交流发电机中的线圈在匀强场中匀速转动一周，电流按正弦规律变化一周。我们把电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交流电的周期 T，单位是秒。我们把交流电在 1 秒钟内完成周期性变化的次数，叫做交流电的频率 f，道位是赫兹。（2）最大值和有效值交流电流的最大值 与交流电压的最大值 是交流电在一周期内电流与电mImU压所能达到的最大值。交流电的最大值 与 可以分别表示交流电流的强弱与I电压的高低。交流电的有效值是根据电流热效应来规定的。让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热效应相等，
3、就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。通常用 表示交流电源的有效值, 用 I 表示交流电流的有效值，用 U 表示交流电压的有效值。正弦交流电的有效值与最大值之间有如下的关系： 2,2mmUI当知道了交流电的有效值，很容易求出交流电通过电阻产生的热量。设交流电的有效值为 I，电阻为 R，则在时间 t 内产生的热量 。这跟直流电路RtIQ2中焦耳定律的形式完全相同。由于交流电的有效值与最大值之间只相差一个倍数，所以计算交流电的有效值时，欧姆定律的形式不变。通常情况下所说的交流电流或交流电压是指有效值。 （3）相位和相差交流发电机中如果从线圈中性面重合的时刻开始计时，交流电动势的瞬时值是 。t
4、emsin如果从线圈平面与中性面有一夹角 时开始计时，0那么经过时间 t，线圈从线圈平面与中性面有一夹角是 ，如图 5-1-3 所示，则交流电的电动0势瞬时值是。)sin(0tem从交流电瞬时值表达式可以看出，交流电瞬时值何时为零，何时最大，不是简单地由时间 t 确定，而是由 来确定。这个相当于角度的量 对0t 0t于确定交流电的大小和方向起重要作用，称之为交流电的相位。 是 t=0 时刻0的相位，叫做初相位。在交流电中，相位这个物理量是用来比较两个交流电的变化步调的。两个交流电的相位之差叫做它们的相差，用 表示。如果交流电的频率相同，相差就等于初相位之差，即 )()(2010tt，201这时
5、相差是恒定的，不随时间而改变。两个频率相同的交流电，它们变化的步调是否一致要由相差 来决定。如果 ，这两个交流电称做同相位；如果 。 ，这两个交流电称为反0180相位；若 ，我们说交流电 比 相位超前 ，或说交流电 比 相位2011I2 2I1落后 。513、交流电的旋转矢量表示法B0t0O)sin(0tm图 5-1-3交流电的电流或电压是正弦规律变化的。这一变化规律除了可以用公式和图像来表示外，还可以用一个旋转矢量来表示。图 5-1-4 是正弦交流电的旋转矢量表示法与图像表示法的对照图，左边是旋转矢量法，右边是图像法。在交流电的旋转矢量表示法中， OA 为一旋转矢量，旋转矢量 OA 的大小表示交流电的最大值 ，旋转矢量 OA 旋转的角速度是交流电的角频率 ，旋转矢量mI OA 与横轴的夹角 为交流电的相位，旋转矢量 OA 在纵轴上的投影为交流0t电的瞬时值 。)sin(Im交流电的旋转矢量表示法使交流电的表达更加直观简捷，并且也为交流电的运算带来极大的方便。AHGFECDBOBCDEFGH45459018360270timI图 5-1-4
