正弦交流电的电动势、电压和电流

正弦交流电路模型

正弦交流电路的模型如右图所示,其中交流电源或交流信号源常常是电压源,负载可以是电阻元件、电感元件和电容元件及三者的组合(图中用方框表示)。用导线将电源和负载连接起来,在电路中就产生电流和电压。因为电压源发出正弦交流电动势,电路中的电流和电压随时间按正弦函数规律而变化,分别以符号e、i和u表示,称为正弦交流电动势、正弦交流电流和正弦交流电压。正弦交流电又可称为交流电,简称为正弦量。它们可以用波形图、三角函数式和相量来表示。

波形图:正弦电流和电压的波形如下图a所示,图b和图c中虚线箭头表示电流、电压的实际方向,实线箭头则代表参考方向。

正弦交流电流和电压波形图

三角函数式:正弦电流和电压的三角函数表示式如下:

正弦电流和电压的三角函数表达式

在波形图和三角函数式中,i、u分别表示电流、电压在任一瞬时的数值,称为瞬时值。由于正弦电流i和电压u的方向随时间周期性变化,所以在分析研究交流电路时必须规定它们的参考方向,当规定正弦电流电压正半周的实际方向为参考方向时,则负半周时的实际方向与参考方向相反。在图b、c中,“ + ”“-”代表电源电压的实际极性,只有在电路上已确定电流、电压参考方向的基础上,用三角函数式表示正弦量才有确定的含义。如对某正弦电流取负半周的实际方向为参考方向,则三角函数式应改为:

正弦电流的三角函数表达式

从(式1)中和图上电路图中可知,正弦量的特征表现为它们的大小和方向随时间按正弦规律变化的、在参考方向确定的条件下,正弦量可由频率(或周期、角频率)、幅值(或有效值)和初相位来确定。(式1)中符号ω、Im(或Um)、ψ,这三个参数称为正弦量的三要素。下一篇会讲到这个。

看了本文的人还看了

近期热评