交流電是大小及方向均變化的量。例如交流電勢,其瞬時值是由零變到最大,再由最大變到零,然后由零變到負的最大(即電勢方向改變),再由負的最大變到零。交流電如此變化一次稱為一周,用符號C表示。交流電即是如此周而復始地持續變化下去。為了考慮交流電變化的快慢,可用下述若干特征量。
1. 周期
交流電變化一周所需要的時間稱為周期,用符號T表示,單位為秒。由于交流電是周期函數,因此有:
i=f(t)=f(t+T)。
2. 頻率
交流電每秒鐘變化的周數稱為此交流電流的頻率,用符號f表示。顯然,一秒鐘內的周期數即頻率值。
(2-10)
頻率的單位現統一采用赫茲,簡稱赫,以符號Hz表示。在工農業生產上使用的交流電一般是50Hz;話音頻率約為100—5000Hz;在無線電技術及電子技術中所用的頻率從數赫到幾萬兆赫(MHz)。較高的頻率單位常用千赫(KHz)或兆赫(MHz)。
3. 角頻率(或稱電角速度)
如前述交流電的瞬時方程式u=Umsinωt或i=Imsinωt,其中的系數ω稱為正弦量的角頻率。如在前例交流發電機的情況,即線圈在時間t內旋轉過的角度α。ω=α/t,亦即1秒鐘內所轉過的角度。又根據周期的定義,一個周期內,發電機線圈所轉過的角度為2π(弧度),則
∵
故 一秒內所轉過的角度即為
∴ω=2πf (2-11)
ω的單位為弧度/秒。
必須指出正弦交流電的角頻率一般情況下是與實際發電機電樞的空間角速度不相等的。只有在發電機為一對磁極情況下,二者才相等,如第二節中討論示例的情況。
4. 波速與波長
如第一章所述,自由電子在導體內的定向運動為電流。圍繞有電流通過的導線都有電磁場存在。交流電流電子運動的方向是交變的,電流的大小亦隨時間而變化,導體周圍的電磁場亦隨時間變化。變化的電磁場沿導體或在空間中傳播稱為電磁波,其傳播速度稱為波速。電磁場在空間中的傳播速度與光速相同,即v=3×108米/秒。電磁場在一個變化周期內傳播的距離叫做波長,以符號λ表示,根據波長定義,
例如交流市電f=50赫,其波長為
當使用導線長度遠比波長為短,即l《λ時,則電波傳播所需要的時間是很短的,因此在某一瞬間通過導線任一橫截面的電流強度,可以認為是相等的。
下面舉例說明已知一正弦量解析式或其曲線圖,確定其周期、頻率及角頻率的方法。
〔例2-2〕已知正弦電勢的解析式為
e=200sin314tV。
試求ω、 T、 f。
[解]顯然,我們知道
ω=314弧度/秒
∵ ω=2πf=314=100π
∴
而
〔例2-3〕已知正弦電勢如圖2-10所示,試求T、 f、 ω。
[解]在曲線上很容易看出,周期的大小,即交流電變化一周,在橫軸的長度按比例所取的時間,由圖2-10看出:
T=0.04S
∴
ω=2πf=2π×25=50π弧度/秒
責任編輯:lq
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