電流有直流電和交流電之分,目前發電廠提供工業和民用的交流電普遍使用正弦交流電。下面我們就來學習正弦交流電的三要素和定義吧。
正弦交流電的定義
正弦交流電是隨時間按照正弦函數規律變化的電壓和電流。由于交流電的大小和方向都是隨時間不斷變化的,也就是說,每一瞬間電壓(電動勢)和電流的數值都不相同,所以在分析和計算交流電路時,必須標明它的正方向。
正弦交流電的解析式
用數學公式表述正弦交流電與實踐變化關系的方法。公式如下:
e=Emsin(ωt+Φe)
u=Umsin(ωt+Φu)
i=Imsin(ωt+Φi)
它可以表達正弦量的最大值、初相角和周期。由上述公式可知,只要知道最大值、角頻率和初相位,就既可以寫出它的數學表達式,又可以畫出它的波形圖。因此,通常把最大值、初相角、角頻率叫做正弦交流電的三要素。
正弦交流電的三要素
1、最大值(也稱為峰值或幅值),Em、Um、Im
最大值就是最大的瞬時值。在一個周期內必然出現一個正值和一個負值兩次。
2、角頻率(ω)
通常把正弦交流電在任一瞬間所處的角度稱為電角度,每變化一周的電角度為360°,也稱為2π弧度(rad)。角頻率是正弦交流電在秒鐘內變化的弧度,用符號表示,單位為弧度/秒,用符號rad/s表示。因為交流電一周的弧度是2π,所以頻率為f的交流電,在一秒內變化的弧度為2πf,角頻率可表示為:ω=2πf
3、初相位與相位差 φ、φ1-φ2
初相位就是正弦量在起始時間的相位。在波形圖上,初相位規定為正半波的起點與坐標原點之間的夾角。當φ=0時,正半波起點正好落在原點O上;當φ>0時,則正半波起點在原點O的左邊;當φ<0時,正半波起點在原點O的右邊。
以上就是正弦交流電的三要素。其實我們一直生活在交流電當中,幾乎宇宙中所有的生命體,包括在人類看來沒有生命特征的物體,差不多都存在交流電,只不過是細微之分。因此正弦交流電在實踐上和理論上都有十分重要的意義。
