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正弦电路

物理学科术语

电路中的电流和电压大小和方向不随时间变化的是直流电。因为大小和方向随时间变化的交流电具有容易产生，传送和使用方便等优点，所以，现代工农业生产和日常生活中广泛使用交流电。

典型的交流电是电动势、电压和电流的大小、实际极性和方向均随时间作正弦规律变化的正弦交流电。虽然，交流电路中某一瞬时的电压或电流的大小和方向随时间而变化，但对正弦交流电路进行分析的过程与直流电路分析的过程相同，必须先在电路中设定他们的参考方向。
电路中按正弦规律变化的交流电动势、交流电压或交流电流统称为正弦交流电量。对正弦量的数学描述，可以采用正弦函数，也可以采用余弦函数。在采用余弦函数的情况下，正弦交流电动势、交流电压和交流电流的一般表达式为：
（2-1）
式2-1中的Em，Um和Im称为正弦量的最大值或振幅；ω称为角频率，角频率ω和频率f的关系是ω=2πf；φE、φu和φi称为初相位。
由物理学简谐振动的知识可知，在最大值、角频率和初相位确定的情况下，简谐振动的表达式也就确定了。同样的道理，在正弦量的最大值、角频率和初相位确定的情况下，描述正弦量的数学表达式也被唯一的确定。所以称最大值、角频率和初相位为正弦交流电量的三要素。这些定义与数学中三角函数所介绍的内容一样，只不过是更具体化而已，下面来介绍三要素的具体内容。
1、 最大值（幅值）
正弦量在任一时刻的大小称为正弦量的瞬时值，规定用小写的字母来表示，如式2-1中的e、u、i。交流电量在变化的过程中所出现的最大瞬时值称为正弦量的最大值（或振幅、幅值），规定用大写字母并加下标m来表示，如2-1式中的Em、Um和Im。
最大值是描述正弦量变化的范围和幅度的物理量。幅度不变的正弦交流信号称为等幅振荡信号，幅度减小的正弦交流信号称为阻尼振荡信号。正弦量的最大瞬时值和最小瞬时值的差称为峰-峰值，用符号VP-P来表示，等幅振荡的峰-峰值VP-P=2Um。
2、周期、频率和角频率
正弦交流电量的特征是波形随时间按正弦函数的规律变化，为了描述正弦交流电量波形随时间变化的快慢程度，引入周期、频率和角频率的概念。
（1）周期
周期表示正弦量变化一次所需的时间，规定用字母T来表示，单位是秒（s）。
（2）频率
频率表示正弦量在单位时间内重复变化的次数，规定用字母f来表示。根据周期和频率的定义可知，周期和频率是互为倒数的关系，即
（2-2）
频率的单位是周/秒（/s），称为赫兹（Hz）。
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