了解交流電壓的產生
發布時間:2024-10-26 責任編輯:lina
【導讀】交流電 (AC) 不斷反轉方向,交替流向一個方向,然後流向另一個方向。交流電壓也可以類似地描述。通常,交流電壓和電流是正弦曲線,峰值、平均值和有效值之間存在確定的關係。
交流電 (AC) 不斷反轉方向,交替流向一個方向,然後流向另一個方向。交流電壓也可以類似地描述。通常,交流電壓和電流是正弦曲線,峰值、平均值和有效值之間存在確定的關係。
考慮在磁場中旋轉的兩個串聯導體,如圖 1 所示。導體 1 和 2 在zai兩liang個ge磁ci極ji之zhi間jian設she置zhi的de磁ci場chang內nei形xing成cheng一yi個ge回hui路lu。導dao體ti以yi機ji械xie方fang式shi固gu定ding在zai配pei有you手shou動dong轉zhuan動dong曲qu柄bing的de軸zhou上shang。每mei個ge導dao體ti都dou連lian接jie到dao滑hua環huan,並bing且qie滑hua環huan具ju有you用yong於yu電dian連lian接jie到dao外wai部bu端duan子zi(A和B)的電刷。當環路旋轉時,導體切割(或刷過)磁通量,導致每個導體中產生電動勢。

圖 1. 由在磁場中旋轉的導電環組成的簡單交流電壓發生器。當導體掃過磁極時,每個導體中都會感應出電動勢(並在輸出端子處產生)。當導體從一極移動到另一極時,電動勢會反轉極性。
圖 2 說明了環路在磁場中旋轉時各個實例的情況。這些可以解釋如下。
循環是水平的
圖 2(a): huanlushishuipingde,daotiyixiangshangyidong,daotierxiangxiayidong。youyucishimeigedaotideyundongyucichangfangxiangpingxing,yincimeiyoucitongbeidaotiqiege,yincibuhuichanshengdiandongshi。rudianya (e) 與時間 (t) 關係圖上的點“a”所示,輸出端子(圖 1 中的 A 和 B)處的電壓為零。
導體以一定角度移動
圖 2(b): 導體現在以一定角度穿過磁場移動,因此每個導體都會切割一些磁通,並且每個導體中都會感應出 EMF。genjulengcidinglv,ganyingdiandongshidefangxiangbixuyuyinqidiandongshideyundongxiangfan。yinci,daotiyizhongganyingdediandongshihuidaozhidianliuliuxiangguanchazhe,rutusuoshi。gaidianliuzaidaotizhouweichanshengnishizhenfangxiangdecitongliang,gaicitongliangzengqiangledaotiqianmiandecichangbingjianruolehoumiandecichang(即,它與導體的運動相反)。
類似地,導體 2 中的感應電動勢會產生如圖所示方向的電流,遠離觀察者。在導體 2 周圍建立了順時針磁通,這再次削弱了導體 2 後麵的磁通並增強了導體前麵的磁通,與導體的運動相反。可以看出,兩個導體中的電流方向是相互協助的[即,電流以單一方向圍繞環路(圖1)流動]。
因此,輸出電壓在端子 A 處為正,在端子 B 處為負。(導體 1 連接到 A,導體 2 連接到 B。)電流按所示方向(從 A 到 B)流過外部負載RL 。當繪製端電壓 e 的增長與時間 t 的關係時,結果如圖 2(i) 中的圖形(或波形)所示。點“a”表示在圖2(a)中的條件下獲得的零輸出電壓,點“b”是當導體位置如圖2(b)所示時稍後的輸出電壓。
導體垂直於磁場移動
圖 2(c): 導體現在垂直於磁場移動。因此,它們切割磁通並產生電動勢。同樣,電流方向相互輔助,使得電流圍繞環路流動,並且端子 A 保持正值,而端子 B 為負值。現在,通過 R L 的輸出電流 比以前更大,並且如 e-vs-t 圖表所示,輸出電壓已達到峰值,即“c”點。

圖 2. 在磁場中旋轉的導電環路的端子處生成正弦電壓波形。當導體垂直於磁場移動時,會產生峰值輸出電壓[參見 (c) 和 (g)]。當導體平行於磁場移動時,會產生零輸出[參見 (a) 和 (e)]。圖片由 Amna Ahmad 提供
導體移動角度小於 90 o
圖 2(d): 現在,導體再次以與磁場方向小於 90° 的角度移動。因此,被切割的磁通量減少,因此生成的 EMF 小於圖 2(c) 中的條件。電流方向和輸出電壓極性與之前相同。然而,輸出電壓現在已降至峰值水平以下,如 e-vs-t 圖表上的“d”點所示。
導體平行於磁場方向移動
圖2(e): 此時,導體再次平行於磁場方向移動。沒有通量被切割,因此不會產生 EMF。輸出電壓為零,繪製在電壓隨時間圖上的點“e”處。
導體以一定角度移動
圖 2(f): 導dao體ti再zai次ci以yi與yu磁ci場chang方fang向xiang相xiang關guan的de角jiao度du移yi動dong。然ran而er,現xian在zai兩liang個ge導dao體ti的de感gan應ying電dian流liu方fang向xiang相xiang反fan。導dao體ti一yi中zhong的de電dian流liu方fang向xiang遠yuan離li觀guan察cha者zhe,而er導dao體ti二er中zhong的de電dian流liu方fang向xiang朝chao向xiang觀guan察cha者zhe。可ke以yi看kan出chu,電dian流liu仍reng然ran互hu相xiang輔fu助zhu,使shi得de環huan路lu周zhou圍wei的de電dian流liu仍reng然ran具ju有you單dan一yi(但相反)方向。現在的輸出電壓使得端子 B(圖 1 中)為正,而端子 A 為負。隨時間繪製的瞬時輸出電壓給出了圖表上的“f”點。
導體垂直於磁場移動
圖 2(g): 導體的運動再次垂直於磁場,並且通量被切斷。因此,再次產生電動勢。輸出電壓仍然是負值,並且已達到其峰值,繪製在 e-vs-t 圖表上的點“g”處。很容易看出,隨著環路繼續旋轉,輸出電壓再次變為零,然後再次反轉,如此周而複始。
youyuxuanzhuanhuiluchanshengdedianyashizhengfujiaotide,suoyichengweijiaoliudianya。youjiaoliudianyagongdiandefuzaizhongchanshengdedianliushouxianyanyigefangxiangliudong,ranhouyanlingyigefangxiangliudong。suoyi,tashijiaoliudian。 AC 名稱通常適用於電流和電壓。圖 2(i) 中的電壓/時間圖稱為交流波形。
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