【導(dǎo)讀】交流電 (AC) 不斷反轉(zhuǎn)方向，交替流向一個(gè)方向，然后流向另一個(gè)方向。交流電壓也可以類(lèi)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(guān)系。
交流電 (AC) 不斷反轉(zhuǎn)方向，交替流向一個(gè)方向，然后流向另一個(gè)方向。交流電壓也可以類(lèi)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(guān)系。
考慮在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)串聯(lián)導(dǎo)體，如圖 1 所示。導(dǎo)體 1 和 2 在兩個(gè)磁極之間設(shè)置的磁場(chǎng)內(nèi)形成一個(gè)回路。導(dǎo)體以機(jī)械方式固定在配有手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄的軸上。每個(gè)導(dǎo)體都連接到滑環(huán)，并且滑環(huán)具有用于電連接到外部端子（A和B）的電刷。當(dāng)環(huán)路旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體切割（或刷過(guò)）磁通量，導(dǎo)致每個(gè)導(dǎo)體中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
圖 1. 由在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電環(huán)組成的簡(jiǎn)單交流電壓發(fā)生器。當(dāng)導(dǎo)體掃過(guò)磁極時(shí)，每個(gè)導(dǎo)體中都會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)（并在輸出端子處產(chǎn)生）。當(dāng)導(dǎo)體從一極移動(dòng)到另一極時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)反轉(zhuǎn)極性。
圖 2 說(shuō)明了環(huán)路在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)各個(gè)實(shí)例的情況。這些可以解釋如下。
循環(huán)是水平的
圖 2(a)： 環(huán)路是水平的，導(dǎo)體一向上移動(dòng)，導(dǎo)體二向下移動(dòng)。由于此時(shí)每個(gè)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)與磁場(chǎng)方向平行，因此沒(méi)有磁通被導(dǎo)體切割，因此不會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。如電壓 (e) 與時(shí)間 (t) 關(guān)系圖上的點(diǎn)“a”所示，輸出端子（圖 1 中的 A 和 B）處的電壓為零。
導(dǎo)體以一定角度移動(dòng)
圖 2(b)： 導(dǎo)體現(xiàn)在以一定角度穿過(guò)磁場(chǎng)移動(dòng)，因此每個(gè)導(dǎo)體都會(huì)切割一些磁通，并且每個(gè)導(dǎo)體中都會(huì)感應(yīng)出 EMF。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向必須與引起電動(dòng)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)相反。因此，導(dǎo)體一中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)會(huì)導(dǎo)致電流流向觀察者，如圖所示。該電流在導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻拇磐?，該磁通量增?qiáng)了導(dǎo)體前面的磁場(chǎng)并減弱了后面的磁場(chǎng)（即，它與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)相反）。
類(lèi)似地，導(dǎo)體 2 中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)產(chǎn)生如圖所示方向的電流，遠(yuǎn)離觀察者。在導(dǎo)體 2 周?chē)⒘隧槙r(shí)針磁通，這再次削弱了導(dǎo)體 2 后面的磁通并增強(qiáng)了導(dǎo)體前面的磁通，與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)相反?？梢钥闯?，兩個(gè)導(dǎo)體中的電流方向是相互協(xié)助的[即，電流以單一方向圍繞環(huán)路（圖1）流動(dòng)]。
因此，輸出電壓在端子 A 處為正，在端子 B 處為負(fù)。（導(dǎo)體 1 連接到 A，導(dǎo)體 2 連接到 B。）電流按所示方向（從 A 到 B）流過(guò)外部負(fù)載RL 。當(dāng)繪制端電壓 e 的增長(zhǎng)與時(shí)間 t 的關(guān)系時(shí)，結(jié)果如圖 2(i) 中的圖形（或波形）所示。點(diǎn)“a”表示在圖2（a）中的條件下獲得的零輸出電壓，點(diǎn)“b”是當(dāng)導(dǎo)體位置如圖2（b）所示時(shí)稍后的輸出電壓。
導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)移動(dòng)
圖 2(c)： 導(dǎo)體現(xiàn)在垂直于磁場(chǎng)移動(dòng)。因此，它們切割磁通并產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。同樣，電流方向相互輔助，使得電流圍繞環(huán)路流動(dòng)，并且端子 A 保持正值，而端子 B 為負(fù)值?，F(xiàn)在，通過(guò) R L 的輸出電流 比以前更大，并且如 e-vs-t 圖表所示，輸出電壓已達(dá)到峰值，即“c”點(diǎn)。
圖 2. 在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電環(huán)路的端子處生成正弦電壓波形。當(dāng)導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生峰值輸出電壓[參見(jiàn) (c) 和 (g)]。當(dāng)導(dǎo)體平行于磁場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生零輸出[參見(jiàn) (a) 和 (e)]。圖片由 Amna Ahmad 提供
導(dǎo)體移動(dòng)角度小于 90 o
圖 2(d)： 現(xiàn)在，導(dǎo)體再次以與磁場(chǎng)方向小于 90° 的角度移動(dòng)。因此，被切割的磁通量減少，因此生成的 EMF 小于圖 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(xiàn)在已降至峰值水平以下，如 e-vs-t 圖表上的“d”點(diǎn)所示。
導(dǎo)體平行于磁場(chǎng)方向移動(dòng)
圖2(e)： 此時(shí)，導(dǎo)體再次平行于磁場(chǎng)方向移動(dòng)。沒(méi)有通量被切割，因此不會(huì)產(chǎn)生 EMF。輸出電壓為零，繪制在電壓隨時(shí)間圖上的點(diǎn)“e”處。
導(dǎo)體以一定角度移動(dòng)
圖 2(f)： 導(dǎo)體再次以與磁場(chǎng)方向相關(guān)的角度移動(dòng)。然而，現(xiàn)在兩個(gè)導(dǎo)體的感應(yīng)電流方向相反。導(dǎo)體一中的電流方向遠(yuǎn)離觀察者，而導(dǎo)體二中的電流方向朝向觀察者。可以看出，電流仍然互相輔助，使得環(huán)路周?chē)碾娏魅匀痪哂袉我唬ǖ喾矗┓较颉，F(xiàn)在的輸出電壓使得端子 B（圖 1 中）為正，而端子 A 為負(fù)。隨時(shí)間繪制的瞬時(shí)輸出電壓給出了圖表上的“f”點(diǎn)。
導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)移動(dòng)
圖 2(g)： 導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)再次垂直于磁場(chǎng)，并且通量被切斷。因此，再次產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。輸出電壓仍然是負(fù)值，并且已達(dá)到其峰值，繪制在 e-vs-t 圖表上的點(diǎn)“g”處。很容易看出，隨著環(huán)路繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，輸出電壓再次變?yōu)榱?，然后再次反轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始。
由于旋轉(zhuǎn)回路產(chǎn)生的電壓是正負(fù)交替的，所以稱(chēng)為交流電壓。由交流電壓供電的負(fù)載中產(chǎn)生的電流首先沿一個(gè)方向流動(dòng)，然后沿另一個(gè)方向流動(dòng)。所以，它是交流電。 AC 名稱(chēng)通常適用于電流和電壓。圖 2(i) 中的電壓/時(shí)間圖稱(chēng)為交流波形。
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