电流有直流电和交流电之分,目前发电厂提供工业和民用的交流电普遍使用正弦交流电。下面我们就来学习正弦交流电的三要素和定义吧。
正弦交流电的定义
正弦交流电是随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。由于交流电的大小和方向都是随时间不断变化的,也就是说,每一瞬间电压(电动势)和电流的数值都不相同,所以在分析和计算交流电路时,必须标明它的正方向。
正弦交流电的解析式
用数学公式表述正弦交流电与实践变化关系的方法。公式如下:
e=Emsin(ωt+Φe)
u=Umsin(ωt+Φu)
i=Imsin(ωt+Φi)
它可以表达正弦量的最大值、初相角和周期。由上述公式可知,只要知道最大值、角频率和初相位,就既可以写出它的数学表达式,又可以画出它的波形图。因此,通常把最大值、初相角、角频率叫做正弦交流电的三要素。
正弦交流电的三要素
1、最大值(也称为峰值或幅值),Em、Um、Im
最大值就是最大的瞬时值。在一个周期内必然出现一个正值和一个负值两次。
2、角频率(ω)
通常把正弦交流电在任一瞬间所处的角度称为电角度,每变化一周的电角度为360°,也称为2π弧度(rad)。角频率是正弦交流电在秒钟内变化的弧度,用符号表示,单位为弧度/秒,用符号rad/s表示。因为交流电一周的弧度是2π,所以频率为f的交流电,在一秒内变化的弧度为2πf,角频率可表示为:ω=2πf
3、初相位与相位差 φ、φ1-φ2
初相位就是正弦量在起始时间的相位。在波形图上,初相位规定为正半波的起点与坐标原点之间的夹角。当φ=0时,正半波起点正好落在原点O上;当φ>0时,则正半波起点在原点O的左边;当φ<0时,正半波起点在原点O的右边。
以上就是正弦交流电的三要素。其实我们一直生活在交流电当中,几乎宇宙中所有的生命体,包括在人类看来没有生命特征的物体,差不多都存在交流电,只不过是细微之分。因此正弦交流电在实践上和理论上都有十分重要的意义。