正弦交流电详解：正弦交流电的定义，正弦交流电的电动势、电压和电流的相互关系，正弦交流电的三要素

　　正弦交流电的定义

　　大小和方向随时间作有规律变化的电压和电流称为交流电，又称交变电流。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。

　　正弦交流电的电压，电流和电动势的相互关系

　　正弦交流电路的模型如下图所示，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。

　　三角函数式：正弦电流和电压的三角函数表示式如下：

　　

　　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：

　　

　　正弦交流电的三要素

　　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。