正弦交流電的產(chǎn)生_交流發(fā)電機(jī)原理
圖1 交流發(fā)電機(jī)原理示意圖
在圖a中，將一個可以繞固定轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的單匝線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，為了避免在線圈轉(zhuǎn)動過程中，兩根引出的導(dǎo)線扭絞在一起，把線圈兩根引線分別接到與線圈一起轉(zhuǎn)動的兩個銅環(huán)上，銅環(huán)通過電刷與外電路連接。當(dāng)線圈abcd在外力作用下，在勻強(qiáng)磁場中以角速度
勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈的ab邊和cd邊作切割磁感線運(yùn)動，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果外電路是閉合的，閉合回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。ad和bc邊的運(yùn)動不切割磁感線，則不產(chǎn)生感應(yīng)電流。
圖b所示的是轉(zhuǎn)動線圈的截面圖。線圈abcd以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)在起始時(shí)刻，線圈平面與中性面的夾角為
，t時(shí)刻線圈平面與中性面的夾角為
。從圖中可以看出，cd邊運(yùn)動速度
與磁感線方向的夾角也是，設(shè)cd邊的長度為l，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，則由于cd邊作切割磁感線的運(yùn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
同樣的道理，ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
所以整個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
可見，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢按正弦規(guī)律變化，可以向外電路輸送正弦交流電。
應(yīng)當(dāng)指出，實(shí)際的發(fā)電機(jī)構(gòu)造比較復(fù)雜，線圈匝數(shù)很多，而且嵌在硅鋼片制成的鐵心上，叫做電樞；磁極是由電磁鐵構(gòu)成的。一般多采用旋轉(zhuǎn)磁極式，即電樞不動，磁極轉(zhuǎn)動。
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