正弦交流電如何形成

正弦交流電是交流電里最基本、最簡(jiǎn)單的一種，所以正弦交流電占有其特殊地位。到底有哪些方式可以產(chǎn)生正弦交流電呢？

方式1：線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交流電

這是產(chǎn)生正弦交流電的最基本方式，也是感應(yīng)發(fā)電機(jī)的原理。線框的轉(zhuǎn)動(dòng)軸一般跟磁場(chǎng)方向垂直，線框平面跟磁場(chǎng)方向垂直的位置叫中性面。在中性面處磁通量最大，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小為零。最大值Eｍ＝nBSω，這一結(jié)果只要求轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向垂直且與線圈在同一平面上即可，不要求轉(zhuǎn)動(dòng)軸在線圈的什么特殊位置上；這一結(jié)果也與線圈的形狀無(wú)關(guān)。其瞬時(shí)值的表達(dá)式為e = Eｍsinωt。

方式2：穿過(guò)線框內(nèi)的磁場(chǎng)成余弦變化產(chǎn)生正弦交流電

如圖2所示，垂直穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)弱成余弦變化時(shí)，根據(jù)麥克斯韋的電磁理論可知，在線圈中會(huì)產(chǎn)生正弦交流電。即磁感強(qiáng)度B＝Bｍcosωt，則線圈中的電流i = BmS sinωt.（S為線圈的面積）。這樣形成的電流叫渦旋電流，在變壓器的鐵芯中就存在著渦流；為防止因此而產(chǎn)生的損耗，所以變壓器的鐵芯是由一片一片的硅鋼片做成的。電磁爐就是利用這一原理制成的。

方式3：互感產(chǎn)生正弦交流電

這種方式就是變壓器的原理，實(shí)際上就是一個(gè)電生磁磁生電的過(guò)程，也就是互感現(xiàn)象。如圖所示，這里不在贅述。

方式4：滑動(dòng)變阻器上的滑片做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦交流電

例：在圖5所示的電路中，滑線變阻器是由均勻電阻繞成的，ｄ是它的中點(diǎn)，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3伏，內(nèi)阻忽略不計(jì)。問(wèn)：

（1）若要在A、B間得到一正弦交流電壓，滑動(dòng)觸頭P如何滑動(dòng)？

（2）當(dāng)A、B間得到正弦交流電壓時(shí)，其電壓有效值最大可能是多少？

解析：AB兩點(diǎn)間的電壓就是Pｄ間的電壓。設(shè)滑線變阻器的總長(zhǎng)為L(zhǎng)，Pｄ間長(zhǎng)度為ｘ。由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，

而E和L是定值，故欲使AB間的電壓為正弦電壓，必須使ｘ隨時(shí)間ｔ成正弦變化。因此，P應(yīng)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；即ｘ＝XMsinωt。振幅XM越大其最大值越大，當(dāng)振幅XM取最大時(shí)其有效值為最大，因此有效值最大為。

方式5：導(dǎo)體棒做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)而切割磁感線時(shí)產(chǎn)生正弦交流電

例：如圖6所示，PQ和MN是平行放著的兩根金屬導(dǎo)軌（電阻忽略不計(jì)），其間距為L(zhǎng)左邊接一阻值為R的電阻；右邊有一導(dǎo)體棒EF（電阻忽略不計(jì)）垂直放在導(dǎo)軌上。勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感強(qiáng)度大小為B。

問(wèn)：（1）導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做何運(yùn)動(dòng)可以在電阻R上得到正弦交流電

解析：欲使電阻上得到正弦交流電，導(dǎo)體棒就應(yīng)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

方式6：LC振蕩電路產(chǎn)生高頻正弦交流電

在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器C充電之后，在電感L的自感和電容C反復(fù)充放電的共同作用下，電路中就會(huì)產(chǎn)生高頻正弦交流電，叫做振蕩電流。

除了以上幾種方式之外，對(duì)壓電材料施加周期性變化的作用力，壓電材料由于其壓電特性也會(huì)產(chǎn)生正弦交流電。壓電材料現(xiàn)已廣泛用于各種電氣中。