交變電流中性面圖像，交變電流瞬時值表達式

在工業生產中，使用電磁感應產生電流（或電壓）的常見示例是交流發電。為了幫助您理解，首先詳細分析簡單的交流發電機的工作過程，然后總結交流電的特性。

圖1-9是交流發電機工作原理的簡單示意圖。在該圖中，單個線圈在恒定磁場中繞其軸以恒定速度旋轉（磁場強度的大小和方向在所有點上都相同），并且線圈的兩端連接到兩個卡瓦。它們彼此絕緣，并且始終通過與滑環穿過的環保持刷滑動接觸而始終連接到外部電路。

圖1-9簡單的生成器圖

當線圈平面處于水平位置時，線圈的ab側（或cd側）的移動方向與磁場線平行，并且磁場線沒有被切斷，因此感應電流（或電壓）在電路中為零；當線圈逆時針繞其軸以恒定速度旋轉時，被線圈的ab側（或cd側）切斷的磁力線的數量逐漸增加。由于它為零，因此電路中的感應電流（或電壓）也從零開始逐漸增加。當線圈平面變為水平面時，在垂直位置，線圈的ab側（或cd側）會切割數量的磁性。電路中的力線和感應電流（或電壓）達到值。線圈繼續旋轉，并且線圈的ab側（或cd側）逐漸減小磁場中的力線數量。電路中的電流（或電壓）也逐漸減小，直到線圈處于水平位置（左ab側，cd側右），即線圈以半圓（180°）旋轉。感應電流（或電壓）減小回零。如果線圈繼續旋轉，則ab側（或cd側）更靠近另一個極S（或N），并且切割方向與旋轉的前半部分相同，但是在切割磁力線時，電路的感應電流（或電壓）如下。與前半圈相同，但電路中感應電流（或電壓）的方向與前半圈相反。直到一周后，線圈才恢復到其原始水平位置。

在以上描述中，如果線圈旋轉均勻，則電路中生成的感應電流（或電壓）的大小和方向將發生變化，如圖1-10所示。感應電流（或電壓）從零開始（線圈平面處于水平位置，與水平面的交角為0°），然后逐漸增加以在正方向上達到值（線圈平面垂直與水平面的交角為90°。）然后逐漸減小到零（線圈的平角變成半圓，到達水平位置，交角為180°）。然后增加。在相反的方向（線圈平面旋轉到圓的后半部分，然后到達水平位置）達到反向值，水平面為垂直方向。即，相交角為270°。它逐漸減小到零（當線圈平面旋轉一圈，然后返回到其原始水平位置，即360°），并且循環完成。當線圈繼續以恒定速度旋轉時，它開始一次又一次地重復原始情況。在圖1-9中，如果永磁體在線圈中的位置反轉，即線圈不移動且永磁體以恒定速度旋轉，則不難推斷出感應電流（或電壓）。它也被創建，其效果和規律完全相同。隨時間變化大小和方向的該電壓或電流通常稱為交流電。幅度變化定律通常稱為正弦交流電，因為它等效于數學中的正弦函數。用數學公式表示感應電壓u的變化規律為：

u=Umsinωt

公式中，Um是感應電壓u的值，稱為振幅，ω稱為u的角頻率，其值等于2πf。 f是每秒線圈的匝數，這是u的頻率，t是時間。

顯然，交流電與直流電有很大不同，交流電不僅具有固定的正極和負極，而且其尺寸還在不斷變化。

圖1-10感應電流或電壓的大小和方向變化

現代工業，農業，運輸，電信和日常生活中使用的電力（能源）幾乎都是交流電或間接交流電。與直流電相比，交流電具有許多優勢:首先，可以通過向變壓器施加交流電來輕松更改電壓水平，從而使發電，輸電和配電經濟而安全，其次，它可以產生交流電。電流和交流電。電動機均優于直流電動機，并且直流電動機結構簡單，價格便宜，堅固，耐用且易于維護。第三個是可以通過使用整流器輕松地將AC電源轉換為DC電源來提供電源。直流電源的場合。