正弦交流电的三要素

按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。交流电变化的快慢可用频率表示，变化的幅度可用最大值表示，变化的起点可用初相角表示。因此，频率、最大值和初相角是确定一个交流电变化情况的三个重要数值，通常称为交流电的三要素。

1、最大值

最大值是指正弦交流电在一周期内出现的最大瞬时值的绝对值，用I m 、U m 、Em分别表示电流、电压和电动势的最大值。

2、频率(或角频率、周期)

一个按正弦规律变化的交流电动势从零开始逐渐增至最大值，然后逐渐减小到零。以后又反向增大到最大值，再回到零。这样整整变化了一周，以后按同样规律循环下去。交流电每循环一次所需要的时间叫周期。周期的长短，表明交流电变化的快慢。周期越短，说明交流电变化一周的时间越短，则该交流电的变化越快。周期越长则说明这个交流电变化的越慢。除用周期衡量交流电的变化快慢外，还常用频率这个物理量来表示交流电变化的快慢。频率是指一秒钟内交流电重复变化的次数，用字母f表示，单位是赫兹，简称赫(Hz)。如果某交流电在1秒内变化了一次，该交流电的频率就是1赫兹。比赫兹大的常用单位是千赫(kHz)和兆赫(MHz)。

1千赫(kHz)=10^3^赫(Hz)，1兆赫(MHz)=10^6^赫(Hz)。

根据周期和频率的定义可知，周期和频率互为倒数，即:

f=1/T或T=1/f。我国电力电网的频率为50Hz(亦称工频)，所以其周期T=1/50=0.02(s)

正弦交流电在Is内所变化的电角度称为角频率，用字母ω表示，单位为rad/s(弧度秒)。因为交流电每变化一次，电角度变化2π弧度，所以有ω=2πf=2π/T。

3、初相角

发电机的转子线圈平面开始计时时(即t=0)，与磁中性面夹角为α。发电机运行时，线圈平面与磁中性面的夹角就连续变化。设发电机的旋转角速度为ω、则在任意时刻t，线圈与磁中性面夹角为(ωt+α)，所以t时刻线圈中的感应电动势为

e=Emsin(ωt+α)

式中(ωt+α)称交流电的相角，t=0时的相位角叫做初相角、所以e的初相角是α，可见,在不同的时刻线圈所处的位置不同，线圈中感应电动势的大小也就不同。交流电初相角可以是正也可以是负。

相位差是两个同频率的正弦交流量的初相角之差。如u=Umsin(ωt+φ u )，i=I~m~sin(ωt+φ~i~)，那么电压与电流的相位差为φ~ui~=φ~u~-φ~i~。

若φ u -φ i >0，则电压u先达到正(或负)最大值,这种情况称为电压u超前电流i、或称为电流i滞后电压u。

若φ u -φ i =0，则电压u与电流i同时达到正(或负)最大值、这种情况称电压u与电流同相。

若φ u -φ i =180°，则电压u达到正最大值时电流i恰好达到负最大值，这种情况称为电压u与电流i反相。