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正弦交流电的表示方法

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1、解析法

用三角函数式表示正弦交流电的方法称为解析法。例如正弦交流电压、电流、电动势用解析式可分别表示为:

u=Umsin(ωt+φu)

i=Imsin(ωt+φi)

e=Emsin(ωt+φe)

2、图形法(曲线法)

在直角坐标系中,用横坐标表示时间(t)或电角度(ωt),纵坐标表示交流电的瞬时值,根据解析式做出的曲线称为交流电的波形图,如下图所示。

用波形图表示交流电的方法称为图形法。图形法可直观地表示出正弦交流电的最大值及初相角的大小,角频率可通过运算求得。

3、旋转矢量法

解析法和图形法虽然能够直观地表示出交流电的瞬时值与时间的关系,但不便于运算,为此引入旋转矢量表示法。用旋转矢量表示正弦量的方法是:

(1)选择适当的比例尺,用矢量的长度表示正弦量的最大值(或有效值);

(2)矢量起始位置与横轴正方向之间的夹角等于正弦量的初相角;

(3)矢量按逆时针方向旋转达的角速度等于正弦量的角频率。

符合这三个条件的旋转矢量,任何瞬间在纵轴上的投影就表示正弦量在该时刻的瞬时值。

正弦交流量用旋转矢量表示后,两同频率正弦量的求和问题就可转化为两旋转矢量的求和问题。可用平行四边形法则,如下图所示。

4、相量法

正弦量可用矢量表示,而在数学上矢量又可用复数表示。因此,正弦量也可以用复数来表示。用复数表示正弦量的方法称为相量法。复数的模等于正弦量的最大值(或有效值);复数的幅角等于正弦量的初相角。

例如正弦电动势

e=100√2sin(314t+45°)V

对应的复数形式是:

Em=100√2∠45°V或E=100∠45°V

用复数表示的正弦电动势、正弦电压和正弦电流Em、Um、Im分别称为复电动势、复电压、复电流。需注意的是正弦量(e、u、i)与相量(Em、Um、Im)之间,仅是相当,而不是相等的关系。

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