正弦交流电的产生

正弦交流电产生原理
正弦交流电产生原理
一、正弦交流电的概念
正弦交流电是一种按照正弦波变化的电流或电压，也可以说是电流或电压在一个定周期内按照正弦曲线变化的电流或电压。

二、正弦交流电产生原理
1、由发电机产生——利用发电机原理，POS机上的当前由旋转的磁转子，围绕着定子的重新的电磁场产生的线圈电流的有效动力，经过连接的外部电路，形成许多正弦波的电流，调节磁转子的转速和外部负荷，可以控制正弦交流电的频率。

2、由变压器产生——将一定频率、扭矩、输出功率的正弦交流电，通过变压器流进线圈，产生相应的励磁电压，在线圈中产生磁通，线圈支持磁通逆时针旋转，从而产生正弦交流电。

三、正弦交流电的用途
1、可以驱动电机运转，使用较多的马达就是使用正弦交流电驱动的。

2、可以控制加热设备的工作，例如电锅、电烤箱、电热水壶等等。

3、可以用来向计算机，电子器件供电。

4、可以用于供电的镇电设备，例如变压器、控制台、发电机、晶闸管
等等。

5、可以用作正API、正SIN和正IMU测量架的信号电源。

二单元正弦交流电路引言正弦交流电的产生：正弦交流电路:含有正弦电源而且电路各部分所产生的电压和电流均按正弦规律变化的电路。

因为交流电可以利用变压器方便地改变电压、便于输送、分配和使用。

所以，在生产和生活中普遍应用正弦交流电。

着重讨论和分析交流电路的基本概念、基本规律和基本分析方法。

随时间按正弦规律变化的交流电压、电流、电动势称为正弦电压、电流、电动势。

正弦量：正弦电压、电流、电动势统称为正弦量。

Riab)sin(m i t I i ψω+=规定电流参考方向如图：iωtiψ正半周：电流实际方向与参考方向相同负半周：电流实际方向与参考方向相反+-最大值角频率初相角正弦量的三要素课题1正弦交流电的基本概念一、正弦量的三要素表达式：波形：用带有下标m 的大写字母表示:I m 、U m 、E m有效值：一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流的有效值。

用大写字母表示：I 、U 、 E1. 最大值描述正弦量变化范围的参数。

tiＴ最大值I m⎰=Tdti TI 021正弦量最大值与有效值的关系EE m 2=II m 2=UU m 2=2. 角频率ω描述正弦量变化快慢的参数。

单位：rad/s周期(T ): 变化一个循环所需要的时间，单位(s)。

频率( f ): 单位时间内的周期数单位(Hz)。

三者间的关系示为：=2π/T =2πfωTωt 2ππtiＴT/2我国和大多数国家采用50Hz 作为电力工业标准频率(简称工频)，少数国家采用60Hz 。

iωt)sin(i m t I i ψω+=iψt =0 时的相位角称为初相角或初相位。

i ψ同频率正弦量的相位角之差，用ϕ表示。

二、相位差：180±取值范围：相位差可反映同频率正弦量超前滞后关系。

180±相位差的取值范围：3. 初相iψ影响初相得因素：项前负号（±180°）Cos （90 °）)sin(1m ψtωU u +=如：)()(21ψωψωϕ+-+=t t 21ψψ-=若21>-=ψψϕ电压超前电流ϕ或电流滞后电压ϕuiu iϕωtO)2ψ+=t ωI i sin(m电流超前电压︒-=-=9021ψψϕ︒90电压与电流同相021=-=ψψϕ电流超前电压ϕ021<-=ψψϕ电压与电流反相︒=-=18021ψψϕu iωt ui ϕOu iωtui 90°O u i ωtui Oωtui u i O一、复数1. 复数的表示形式A = a + j b1）代数形式：为虚数单位1j -=ϕcos A a =ϕsin A b =22ba A +=ab=ϕtan aAb+1+jϕA实部虚部ϕA A =2）极坐标形式：模幅角2. 两种形式的互换代数极坐标代数极坐标课题2正弦量的相量表示法3. 复数运算（熟记公式）111j b a A +=222j b a A +=1）加减运算（用代数形式）：则()()212121j b b a a A A ±+±=±设则222ϕA A =111ϕA A =212121ϕϕ+=⋅A A A A 212121ϕϕ-=A A A A 设2）乘除运算（用极坐标形式）：1A 2A 3A 321A A A ++思考如何用作图的方法得到复数的差？3）复数的相等111j b a A +=222j b a A +=21a a =如果21b b =则21A A =222ϕA A =111ϕA A =如果21A A =21ϕϕ=则21A A =4. 旋转因子（模为1，辐角为的复数）ϕ一个复数乘以ϕj e等于把其逆时针旋转角。

产生正弦交流电的5种方式嘿，小伙伴们，今天咱们来聊聊能产生正弦交流电的那些有趣方式呀。

咱先说第一种，那就是利用电磁感应原理的发电机。

想象一下，有个大线圈在磁场里欢快地转呀转，就像个调皮的小舞者。

线圈在磁场里这么一转呢，嘿，就像魔法一样，正弦交流电就产生啦。

这就好比你在一个充满魔法的世界里，转个圈就能变出电流来呢。

这可是最常见的一种方式哦，就像我们日常生活中的发电厂，好多都是靠这个原理来发电的。

还有一种方式呀，那就是通过振荡电路。

这振荡电路可就像是一个小乐队，电容和电感就像是乐队里的两个小伙伴。

电容负责储存电能，就像小鼓手把力量积攒起来，电感呢，就像个吹号手，把能量转化来转化去的。

它们俩这么一配合呀，就奏出了正弦交流电这个美妙的乐章。

这个方式在很多电子设备里可都起着大作用呢，比如说收音机之类的小玩意。

再说说利用光电效应的方式。

太阳能电池就是靠这个来产生正弦交流电的哦。

你看，那小小的太阳能电池板，就像一个小太阳的捕捉器。

太阳光一照上去，就像小仙子挥动魔法棒一样，电子就开始欢快地动起来了，然后就产生了正弦交流电。

这多神奇呀，就像把阳光变成了电的小精灵，让它们在电路里跑来跑去。

还有利用化学能转换的方式呢。

就像电池，不过不是普通的电池哦。

在一些特殊的电池里，化学物质之间发生反应，就像小厨师在厨房里捣鼓各种调料，最后捣鼓出了正弦交流电这个美味的菜肴。

这种方式在一些小型的、需要移动供电的设备里可有用啦。

最后一种方式呢，是通过某些特殊的半导体器件。

这些半导体器件就像一个个小机灵鬼，它们内部的结构可神奇啦。

在合适的条件下，它们就能产生正弦交流电。

这就像是一个神秘的小盒子，你只要按照一定的规则操作，它就能给你变出正弦交流电来。

你看，这产生正弦交流电的方式就像一个装满宝藏的百宝箱，每一种方式都有它独特的魅力，都在我们的生活里发挥着不可或缺的作用呢。

不管是大发电厂里的发电机，还是我们身边小小的电子设备，都离不开这些产生正弦交流电的奇妙方式。

正弦交流电的产生和特点正弦交流电的产生基于电磁感应定律，即当一个闭合线圈的导体在磁场中旋转时，将产生感应电动势。

在发电机中，一个磁体（或磁铁）和一个旋转的线圈组成了一个转子，转子通过机械转动将磁场线与线圈交织在一起，从而产生了感应电动势。

通过与电源相连的导线将这个感应电动势引入外部电路，就得到了正弦交流电。

1.周期性变化：正弦交流电的变化是周期性的，电流或电压信号的大小和方向随时间呈正弦形状变化。

这种周期性变化使得正弦交流电适用于一系列周期性的应用，如音频和视频信号等。

2.频率和周期：正弦交流电的频率指的是正弦波的周期数量，单位为赫兹（Hz）。

在国际单位制（SI）中，1赫兹代表每秒1个周期。

电力系统中使用的标准频率是50Hz或60Hz。

3.幅值：正弦交流电的幅值是其峰值值。

对于电压，我们通常使用峰值值或峰-峰值来描述幅值。

峰值指的是正弦波的最大值，峰-峰值是波形的峰值和谷值之间的差值。

4.相位：正弦交流电的相位指的是信号相对于一个参考点的位置。

相位可以用角度或时间来表示。

相位角以度或弧度来度量，相位时间以秒或周期来度量。

5.频谱特征：正弦交流电的频谱特征是指它的频率成分。

频率谱显示信号在频率上的能量分布。

对于正弦交流电，频谱仅包含一个基波频率成分，即信号的主要频率。

6.相位差和相位关系：在电路中，两个或多个正弦交流电信号之间可能存在相位差。

相位差是指两个信号波形之间的时间或角度差。

相位差决定了信号的相对位置和交互作用。

7.可变频率和可变幅值：正弦交流电的频率和幅值可以被调节和控制。

这种可变性使得正弦交流电可以适应不同的应用需求，如电力传输、调制和调频等。

总结：正弦交流电是一种周期性变化的电流或电压信号，它的产生基于电磁感应定律和发电机原理。

正弦交流电具有频率、幅值、相位、频谱特征、相位差和可变频率和幅值等特点。

正弦交流电在电力系统、通信、电器和电子设备等领域广泛应用。

交流电的基本概念交流电可分为正弦交流电和非正弦交流电。

正弦交流电的大小和方向随时间按正弦规律周期性变化，通常所说的交流电就是指正弦交流电。

1. 正弦交流电（1）正弦交流电的产生：正弦交流电由交流发电机产生的。

（2）正弦交流电的三要素①瞬时值、最大值、有效值图1 正弦交流电波形瞬时值：正弦波上每一点的幅度称为正弦交流电的瞬时值，反映该点正弦交流电的大小，用小写字母表示，如i、u分别表示正弦交流电流和正弦交流电压的瞬时值。

峰值：正弦波上幅度最大点的值称为峰值。

峰值有两个，其中一个峰值为正，另一个峰值为负，两者大小相等。

峰-峰值：两个峰值之间的垂直量称正弦交流电的峰-峰值，如图2所示。

峰值的绝对值称正弦交流电的最大值，反映正弦交流电大小变化的范围，用大写字母加下标m表示，如I m、U m分别表示正弦交流电流和正弦交流电压的最大值。

图2 正弦波的峰-峰值有效值：相同时间内、相同电阻上，产生与交流电相同热量所需的直流电的大小。

I＝0.707I m U＝0.707U m一般电气设备上标注的额定电压、额定电流都是指有效值。

当给定或测量交流电压、交流电流时，除非特别说明，也都是指有效值。

大多数仪表都能测量显示交流电压、交流电流的有效值。

②相位角、初相角在实际应用中，正弦波的相位通常用转子线圈旋转了多长时间来表示。

如果1秒钟转子线圈旋转了ω电角度，则t时间正弦波的相位为：Φ＝ωt＋φ其中，Φ称为相位角，φ称为初相角③周期、频率、角频率周期：正弦波完成一次循环所需的时间叫周期，用T表示。

周期的单位是秒（s）。

频率：指1秒钟循环的次数，用f表示。

频率的单位是赫兹（Hz），简称赫。

角频率：指1秒钟变化的电角度，用ω表示，单位是弧度/秒（rad/s）。

关系：2πf（3）正弦交流电的表示三角函数法：u＝U m sin（ωt＋φu）＝U sin（ωt＋φu）i＝I m sin（ωt＋φi）＝I sin（ωt＋φi）波形图表示法：图3 正弦交流电的波形表示2. 三相正弦交流电正弦交流电有单相正弦交流电和三相正弦交流电两种，实际应用中的单相正弦交流电只是三相正弦交流电中的某一相。

正弦交流电的产生方法
方式1：线框在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电
这是产生正弦交流电的最基本方式，也是感应发电机的原理。

线框的转动轴一般跟磁场方向垂直，线框平面跟磁场方向垂直的位置叫中性面。

在中性面处磁通量最大，而感应电动势最小为零。

最大值Eｍ＝nBSω，这一结果只要求转动轴与磁场方向垂直且与线圈在同一平面上即可，不要求转动轴在线圈的什么特殊位置上；这一结果也与线圈的形状无关。

其瞬时值的表达式为e = Eｍsinωt。

方式2：穿过线框内的磁场成余弦变化产生正弦交流电垂直穿过线圈的磁场强弱成余弦变化时，根据麦克斯韦的电磁理论可知，在线圈中会产生正弦交流电。

即磁感强度B＝Bｍcosωt，则线圈中的电流i = BmS sinωt.（S为线圈的面积）。

这样形成的电流叫涡旋电流，在变压器的铁芯中就存在着涡流；为防止因此而产生的损耗，所以变压器的铁芯是由一片一片的硅钢片做成的。

电磁炉就是利用这一原理制成的。

方式3：互感产生正弦交流电
这种方式就是变压器的原理，实际上就是一个电生磁磁生电的过程，也就是互感现象。

常见几种产生正弦交流电的非典型方式杨荣富任芳（陕西省汉中市宁强县天津高级中学724400）摘要：高中物理课本介绍了一种典型的交流电的产生方式：线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动时将产生正弦交流电，电动势表达式为e =E m sin ωt （从中性面开始计时）．除此之外，还有其他几种方式也能产生正弦交流电，本文将介绍几种产生正弦交流电的非典型方式．关键词：交流电；产生方式；电磁感应；感应电动势中图分类号：G632文献标识码：A 文章编号：1008－0333（2020）10－0063－02收稿日期：2020－01－05作者简介：杨荣富（1986．3－），男，陕西省汉中人，硕士，中学一级教师，从事中学物理教学研究．任芳（1989．1－），女，陕西省汉中人，本科，中学二级教师，从事中学物理教学研究．非典型方式1如图1所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场图1方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同绝缘圆环，两环相距L ，用导线将环与外电阻相连，现用外力使长为L 的金属杆沿两环做匀速圆周运动．若已知磁感应强度大小为B ，圆环半径为Ｒ，杆转动角速度为ω，求其回路产生的感应电流．解析金属杆做匀速圆周运动的线速度v =ωＲ①若金属棒从水平直径方向开始计时，设金属杆与水平直径方向间的夹角为θ，感应电动势E =BLv sin θ②又由闭合电路欧姆定律：I =EＲ③联立解得I =BL ωＲsin θＲ结果为正弦交变电流．非典型方式2面积为S 、阻值为Ｒ的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直，磁感应强度随时间的变化规律B =B 0cos ωt ，求其回路产生的感应电流．解析由法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt，可知E =SΔBΔt①由题意知：磁感应强度的变化率ΔBΔt=－B 0ωsin ωt ②又由闭合电路欧姆定律：I =E Ｒ③联立①②③式解得：I =－B 0S ωsin ωtＲ此结果也为正弦交变电流．非典型方式3如图2所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a 、b 与长直金属杆导通，在外力F 作用下，正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动．杆的电阻不计，导线电阻为Ｒ，ab 间距离为2L ，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是L2．在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域，磁场的宽度为L ，磁感应强度为B．现在外力F 作用下导线沿杆以恒定的速度v 向右运动，在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直．t =0时刻导线从O 点进入磁场，直到全部穿过磁场，求其产生的感应电动势．图2—36—解析整个过程，导线运动了3L ，第1个L 和第3个L ，导线切割磁感线的长度为12L sin ωt ，产生的感应电动势为e =12BLv sin ωt ，相当于正弦交流电；第2个L ，导线切割磁感线的长度为L sin ωt ，产生的感应电动势为e =BLv sin ωt ，相当于正弦交流电．非典型方式4如图3所示，一水平光滑导轨处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，金属杆PQ 在外力的作用下在上以速度v =v 0sin ωt 开始运动，已知两导轨间距离为L 、PQ 电阻为r、图3ab 间接入电阻阻值为Ｒ，求回路产生的感应电流．解析导体棒垂直切割磁感线感应电动势E =Blv ①金属杆速度：v =v 0sin ωt②又由闭合电路欧姆定律：I =EＲ+r③联立①②③式解得：I =Blv 0sin ωt Ｒ+r结果还是正弦式交变电流．正弦交变流电是正弦交变流电动势通过闭合回路形成的．以上四种形式结果都为正弦交变流电．其中，方式1、3、4是产生了动生电动势而形成的；方式2是产生了感生电动势而形成的．参考文献：［1］张大昌．普通高中课程标准实验教科书物理选修3－2［M ］．北京：人民教育出版社，2006：31－32．［责任编辑：李璟］高中物理解题中函数思想的应用研究顾潇烨（江苏省无锡市江阴市山观高级中学214400）摘要：函数思想是一种重要的数学思想，在解答高中物理试题中应用广泛，和很好的提高学生的解题能力以及学习成绩，因此高中物理解题教学中，应注重函数思想的讲解，提高学生应用函数思想解答物理试题的意识，并通过具体例题讲解，使学生感受函数思想的具体应用，使其掌握相关的应用方法与技巧．关键词：高中物理；解题；函数思想；应用研究中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008－0333（2020）10－0064－02收稿日期：2020－01－05作者简介：顾潇烨（1984．7－），女，江苏省江阴人，本科，中学二级教师，从事高中物理教学研究．众所周知，高中物理试题类型复杂多变，部分物体的运动过程复杂，如应用的解题方法不正确，不仅计算繁琐，而且很难得出正确结果．实践表明，将函数思想应用于高中物理解题中，可使学生很好的找到解题思路，实现正确高效求解，因此高中物理解题教学中，并将函数思想的应用作为教学的重点，使学生牢固掌握、灵活应用这一重要的解题思想．一、函数图像在解题中的应用函数思想用于高中物理解题中体现在很多方面，其中函数图像是函数思想应用的具体体现．函数图像能直观的展示出自变量和因变量之间的关系，使学生更容易理解物理问题，尤其能简化物理解题过程，提高物理解题效率，因此高中物理解题教学中，一方面，引导学生从函数角度分析相关的物理公式，借助函数图像表示物理公式，深刻理解函数图像横轴与纵轴表示的含义，运用函数知识求解物理试题．另一方面，结合高中物理具体学习内容，为学生讲解相关例题，使学生体会函数图像在解题中的便利，掌握函数图像分析技巧，实现高效正确解题．例1如图1是一做匀变速直线运动的质点的位移－时间图像，P （t 1，x 1）为图像上一点，PQ 为过P 点的切线，与x 轴交于点Q （0，x 2），下列说法正确的是（）．A ．t 1时刻，质点的速率为x 1t 1B ．t 1时刻，质点的速率为x 1－x 2t 1—46—。