交变电流中性面图像，交变电流瞬时值表达式

在工业生产中，使用电磁感应产生电流（或电压）的常见示例是交流发电。为了帮助您理解，首先详细分析简单的交流发电机的工作过程，然后总结交流电的特性。

图1-9是交流发电机工作原理的简单示意图。在该图中，单个线圈在恒定磁场中绕其轴以恒定速度旋转（磁场强度的大小和方向在所有点上都相同），并且线圈的两端连接到两个卡瓦。它们彼此绝缘，并且始终通过与滑环穿过的环保持刷滑动接触而始终连接到外部电路。

图1-9简单的生成器图

当线圈平面处于水平位置时，线圈的ab侧（或cd侧）的移动方向与磁场线平行，并且磁场线没有被切断，因此感应电流（或电压）在电路中为零；当线圈逆时针绕其轴以恒定速度旋转时，被线圈的ab侧（或cd侧）切断的磁力线的数量逐渐增加。由于它为零，因此电路中的感应电流（或电压）也从零开始逐渐增加。当线圈平面变为水平面时，在垂直位置，线圈的ab侧（或cd侧）会切割数量的磁性。电路中的力线和感应电流（或电压）达到值。线圈继续旋转，并且线圈的ab侧（或cd侧）逐渐减小磁场中的力线数量。电路中的电流（或电压）也逐渐减小，直到线圈处于水平位置（左ab侧，cd侧右），即线圈以半圆（180°）旋转。感应电流（或电压）减小回零。如果线圈继续旋转，则ab侧（或cd侧）更靠近另一个极S（或N），并且切割方向与旋转的前半部分相同，但是在切割磁力线时，电路的感应电流（或电压）如下。与前半圈相同，但电路中感应电流（或电压）的方向与前半圈相反。直到一周后，线圈才恢复到其原始水平位置。

在以上描述中，如果线圈旋转均匀，则电路中生成的感应电流（或电压）的大小和方向将发生变化，如图1-10所示。感应电流（或电压）从零开始（线圈平面处于水平位置，与水平面的交角为0°），然后逐渐增加以在正方向上达到值（线圈平面垂直与水平面的交角为90°。）然后逐渐减小到零（线圈的平角变成半圆，到达水平位置，交角为180°）。然后增加。在相反的方向（线圈平面旋转到圆的后半部分，然后到达水平位置）达到反向值，水平面为垂直方向。即，相交角为270°。它逐渐减小到零（当线圈平面旋转一圈，然后返回到其原始水平位置，即360°），并且循环完成。当线圈继续以恒定速度旋转时，它开始一次又一次地重复原始情况。在图1-9中，如果永磁体在线圈中的位置反转，即线圈不移动且永磁体以恒定速度旋转，则不难推断出感应电流（或电压）。它也被创建，其效果和规律完全相同。随时间变化大小和方向的该电压或电流通常称为交流电。幅度变化定律通常称为正弦交流电，因为它等效于数学中的正弦函数。用数学公式表示感应电压u的变化规律为：

u=Umsinωt

公式中，Um是感应电压u的值，称为振幅，ω称为u的角频率，其值等于2πf。 f是每秒线圈的匝数，这是u的频率，t是时间。

显然，交流电与直流电有很大不同，交流电不仅具有固定的正极和负极，而且其尺寸还在不断变化。

图1-10感应电流或电压的大小和方向变化

现代工业，农业，运输，电信和日常生活中使用的电力（能源）几乎都是交流电或间接交流电。与直流电相比，交流电具有许多优势:首先，可以通过向变压器施加交流电来轻松更改电压水平，从而使发电，输电和配电经济而安全，其次，它可以产生交流电。电流和交流电。电动机均优于直流电动机，并且直流电动机结构简单，价格便宜，坚固，耐用且易于维护。第三个是可以通过使用整流器轻松地将AC电源转换为DC电源来提供电源。直流电源的场合。