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04-15-04
交流发电机的基本原理

    法拉第电磁感应定律为人们把其它形式能量转换成电能提供了一条途径。而交流发电机则是电磁感应现象应用的典型代表。


    右图是一个演示交流发电机工作原理的模拟装置，用手或其它方式匀速转动转轮，带动线圈在磁场中旋转，线圈切割磁感线，就会产生感应电动势，进而产生感应电流。


    设线圈的形状不变，面积为S，共有N 匝。当线圈在均匀磁场B 中绕固定轴以匀角速度转动时，线圈平面的法线和磁感强度B 之间的夹角随时间发生变化，导致穿过线圈面积的磁通量的变化。根据法拉第电磁感应定律进行推算，线圈中的感应电动势为
    令，则上式成为
 
（1）
    上式表明，在均匀磁场内转动的线圈所产生的感应电动势是时间的正弦函数，变化的周期为、频率为。在相邻的每半个周期中，电动势的方向相反，这种电动势叫做交变电动势。最大瞬时值称为电动势的振幅。

    当线圈与外电路接通而构成回路，其总电阻是R，则其电流强度为
 
（2）
说明线圈在均匀磁场中匀速转动时所产生的感应电流也是时间的正弦函数，即电流i是交变电流，i的最大幅值是。交流发电机发出的电流在0与之间变化。
    我国和其他一些国家，工业和生活用电的交流电频率为50Hz 。
见问题讨论1