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正弦交流電如何形成

工程師 ? 來源:網絡整理 ? 作者:h1654155205.5246 ? 2018-08-28 17:35 ? 次閱讀
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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生正弦交流電呢?

方式1:線框在勻強磁場中勻速轉動產生正弦交流電

這是產生正弦交流電的最基本方式,也是感應發電機的原理。線框的轉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,而感應電動勢最小為零。最大值Em=nBSω,這一結果只要求轉動軸與磁場方向垂直且與線圈在同一平面上即可,不要求轉動軸在線圈的什么特殊位置上;這一結果也與線圈的形狀無關。其瞬時值的表達式為e = Emsinωt。

方式2:穿過線框內的磁場成余弦變化產生正弦交流電

如圖2所示,垂直穿過線圈的磁場強弱成余弦變化時,根據麥克斯韋的電磁理論可知,在線圈中會產生正弦交流電。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生正弦交流電

正弦交流電如何形成

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。設滑線變阻器的總長為L,Pd間長度為x。由串聯電路的特點可知,

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應做簡諧運動;即x=XMsinωt。振幅XM越大其最大值越大,當振幅XM取最大時其有效值為最大,因此有效值最大為。

方式5:導體棒做簡諧運動而切割磁感線時產生正弦交流電

正弦交流電如何形成

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

問:(1)導體棒在導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,導體棒就應做簡諧運動。

方式6:LC振蕩電路產生高頻正弦交流電

正弦交流電如何形成

在LC振蕩電路中,當電容器C充電之后,在電感L的自感和電容C反復充放電的共同作用下,電路中就會產生高頻正弦交流電,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生正弦交流電。壓電材料現已廣泛用于各種電氣中。

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