正弦交流电如何形成

　　正弦交流电如何形成

　　正弦交流电是交流电里最基本、最简单的一种，所以正弦交流电占有其特殊地位。到底有哪些方式可以产生正弦交流电呢？

　　方式1：线框在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电

　　这是产生正弦交流电的最基本方式，也是感应发电机的原理。线框的转动轴一般跟磁场方向垂直，线框平面跟磁场方向垂直的位置叫中性面。在中性面处磁通量最大，而感应电动势最小为零。最大值Eｍ＝nBSω，这一结果只要求转动轴与磁场方向垂直且与线圈在同一平面上即可，不要求转动轴在线圈的什么特殊位置上；这一结果也与线圈的形状无关。其瞬时值的表达式为e = Eｍsinωt。

　　方式2：穿过线框内的磁场成余弦变化产生正弦交流电

　　

　　如图2所示，垂直穿过线圈的磁场强弱成余弦变化时，根据麦克斯韦的电磁理论可知，在线圈中会产生正弦交流电。即磁感强度B＝Bｍcosωt，　则线圈中的电流i = BmS sinωt.（S为线圈的面积）。这样形成的电流叫涡旋电流，在变压器的铁芯中就存在着涡流；为防止因此而产生的损耗，所以变压器的铁芯是由一片一片的硅钢片做成的。电磁炉就是利用这一原理制成的。

　　方式3：互感产生正弦交流电

　　这种方式就是变压器的原理，实际上就是一个电生磁磁生电的过程，也就是互感现象。如图所示，这里不在赘述。

　　方式4：滑动变阻器上的滑片做简谐运动时产生正弦交流电

　　

　　例：在图5所示的电路中，滑线变阻器是由均匀电阻绕成的，ｄ是它的中点，电源电动势E＝3伏，内阻忽略不计。问：

　　（1）若要在A、B间得到一正弦交流电压，滑动触头P如何滑动？

　　（2）当A、B间得到正弦交流电压时，其电压有效值最大可能是多少？

　　解析：AB两点间的电压就是Pｄ间的电压。设滑线变阻器的总长为L，Pｄ间长度为ｘ。由串联电路的特点可知，

　　

　　而E和L是定值，故欲使AB间的电压为正弦电压，必须使ｘ随时间ｔ成正弦变化。因此，P应做简谐运动；即ｘ＝XMsinωt。振幅XM越大其最大值越大，当振幅XM取最大时其有效值为最大，因此有效值最大为。

　　方式5：导体棒做简谐运动而切割磁感线时产生正弦交流电

　　

　　例：如图6所示，PQ和MN是平行放着的两根金属导轨（电阻忽略不计），其间距为L左边接一阻值为R的电阻；右边有一导体棒EF（电阻忽略不计）垂直放在导轨上。匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感强度大小为B。

　　问：（1）导体棒在导轨上做何运动可以在电阻R上得到正弦交流电

　　解析：欲使电阻上得到正弦交流电，导体棒就应做简谐运动。

　　方式6：LC振荡电路产生高频正弦交流电

　　

　　在LC振荡电路中，当电容器C充电之后，在电感L的自感和电容C反复充放电的共同作用下，电路中就会产生高频正弦交流电，叫做振荡电流。

　　除了以上几种方式之外，对压电材料施加周期性变化的作用力，压电材料由于其压电特性也会产生正弦交流电。压电材料现已广泛用于各种电气中。