正弦交流电的基本概念及鉴定要点

问：何谓交流电？何谓正弦交流电的3要素？

答：凡大小和方向随时间改变的电流（电压、电动势），称为交流电。大小和方向随时间作周期性变化的电流（电压和电动势）为周期性交流电，简称交流电。其中随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电；随时间不按正弦规律变化的交流电称为非正弦交流电。平时所谓的交流电是指正弦交流电。正弦交流电动势是由三相正弦交流发电机产生的。

正弦交流电的3要素是：

（1）最大值

1）瞬时值。正弦交流电在某一时刻的值称为在这一时刻正弦交流电的瞬时值。电动势、电压和电流的瞬时值分别用小写字母e、u和i表示。

2）最大值。最大的瞬时值称为最大值，也称为幅值或峰值。电动势、电压和电流的最大值分别用符号E_m、U_m和I_m表示。

3）交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。相同时间内热效应与交流电等效的直流值称为这一交流电的有效值。交流电动势、交流电压和交流电流的有效值分别用大写字母E、U和I表示。

交流电最大值与有效值的关系为

正弦交流电的波形是对称于横轴的，在一个周期内的平均值恒等于零，所以一般所说的平均值是指半个周期内的平均值。正弦交流电在半个周期内的平均值为

E_av=0.637E_m

U_av=0.637U_m

I_av=0.637I_m

（2）频率、周期和角频率 交流电在单位时间内周期性变化的次数称为交流电的频率，用符号f表示，单位为Hz。频率较大的单位还有kHz和MHz。

在我国的电力系统中，国家规定动力和照明用电的频率为50Hz，习惯上称为工频。

交流电完成一次周期性变化所需的时间称为交流电的周期，用符号T表示，单位为s。周期的单位还有ms和_μs。工频交流电的周期为0.02s。根据定义可得(www.xing528.com)

f=1/T

交流电每秒变化的电角度，称为交流电的角频率，用符号ω表示，单位是rad/s。周期、频率和角频率的关系为

（3）初相位 在正弦交流电路中，任意t时刻线圈平面与中性面的夹角（ωt+φ）称为正弦交流电的相位或相角。t=0时刻的相位，称为初相位，简称初相。通常φ≤180°。

两个同频率交流电的相位之差称为相位差。设e₁=E_m1sin（ωt+φ₁），e₂=E_m2sin（ωt+φ₂），则其相位差为

Δφ=（ωt+φ₁）-（ωt+φ₂）=φ₁-φ₂

注意：初相的大小与时间起点的选择密切相关，而相位差与时间起点的选择无关。

如果 Δφ=φ₁-φ₂＞0，那么e₁超前e₂。

如果 Δφ=φ₁-φ₂＜0，那么e₁滞后e₂。

如果 Δφ=φ₁-φ₂=0，那么e₁与e₂同相位。

如果 Δφ=φ₁-φ₂=180°，那么e₁与e₂反相位。

如果 Δφ=φ₁-φ₂=90°，那么就称这两个交流电正交。

正弦交流电路的表示方法有解析法、波形图法和相量表示法等。

【试题精选】交流电每秒钟变化的电角度称为（CC）。

（A）频率 （B）周期 （C）角频率 （D）相位