正弦交流電的這些表示方法能表現(xiàn)出正弦交流電的瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的規(guī)律。
解析法
解析法是用數(shù)學(xué)公式表述正弦交流電與實(shí)踐變化關(guān)系的方法。公式如下:
e=emsin(ωt+φe)
u=umsin(ωt+φu)
i=imsin(ωt+φi)
它可以表達(dá)正弦量的最大值、初相角和周期。由上述公式可知,只要知道一個(gè)正弦量的最大值,初相角和頻率,一個(gè)正弦量即完整的被確定,因此:
通常把:最大值、初相角、角頻率叫做正弦交流電的三要素。
正弦曲線法
正弦曲線圖示法即利用平面直角坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)表示時(shí)間t,縱坐標(biāo)表示正弦量的瞬時(shí)值,并根據(jù)解析式的計(jì)算,用繪制出的正弦曲線圖來(lái)表達(dá)正弦量的方法,如右圖所示。
旋轉(zhuǎn)矢量法
正弦交流電還可以用旋轉(zhuǎn)矢量法表示。什么是旋轉(zhuǎn)矢量呢?
如右圖所示,從原點(diǎn)出發(fā)作一有向線段,令它的長(zhǎng)度等于正弦量的最大值im,與水平軸的夾角等于正弦量的初相位φ,并以等于正弦量角頻率的角速度ω逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),則在任一瞬間,該有向線段在縱軸上的投影就等于該正弦量的瞬時(shí)值imsin(ωt+φ)。這樣的有向線段就叫做旋轉(zhuǎn)矢量。
正弦交流電的電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)都可以用旋轉(zhuǎn)矢量表示,要進(jìn)行同頻率正弦量的加減運(yùn)算時(shí),可以先做出各個(gè)正弦量對(duì)于的旋轉(zhuǎn)矢量,然后按照平行四邊形法則求出合成旋轉(zhuǎn)矢量,這合成旋轉(zhuǎn)矢量的長(zhǎng)度就是總的正弦量的最大值,合成旋轉(zhuǎn)矢量與軸ox(橫軸)的夾角就是總正弦量的初相位。
從上右圖中可以看到,用旋轉(zhuǎn)矢量來(lái)表示正弦量通常是很繁瑣的,一般情況下:
我們只用有向線段的初始位置(t=0的位置)來(lái)表示正弦量,即吧有向線段的長(zhǎng)度表示為正弦量的大小,把有向線段與橫軸正向的夾角表示正弦量的初相位,這種表示正弦量的方法叫做相量法。
如果使有向線段的長(zhǎng)度等于正弦量的最大值,這種相量稱(chēng)為正弦量的最大值相量,以符號(hào)em、um、im表示。在實(shí)際問(wèn)題中,我們遇到的往往是正弦量的有效值,如果使用有向線段的長(zhǎng)度等于正弦量的有效值,這種相量叫做有效值相量,用符號(hào)u、e、i表示。幾個(gè)同頻率的相量畫(huà)在同一個(gè)相量圖中,可以按矢量合成的方法對(duì)相量進(jìn)行加減運(yùn)算。