第二节 表征交变电流的物理量

整流

　　整流就是将交流电变成直流电的过程，通常利用晶体二极管的单向导电性来达到整流的目的，常用的有以几种．

（1）半波整流

如图所示是半波整流电路，B是电源变压器，D是二极管、R是负载．当变压器的原线圈中通入交流电时，变压器的副线圈中有交变电压输出，设输出的电压为 ，它的波形如图甲所示．通过分析很容易得到负载R上所得的电压波形如图乙所示，从图中可看到负载电阻上获得的是强度随时间变化的交流电，也叫脉动直流电．

（2）全波整流

　　如图是全波整流电路，两只二极管的负极都通过负载电阻R与变压器次级线圈中心抽头O连接．当变压器输出的交变电压处于正半周时，a正b负，O点电势介于a、b之间， 导通， 截止，电流方向如图中实线箭头所示；当变压器输出的交变电压处于负半周时，a负b正， 截止， 导通，电流方向如图中虚线所示．这两种情况下通过负载R的电流方向总是相同的．如图是全波整流波形，其中甲是变压器次数线圈ao间或ab间的交变电压波形，乙是负载电阻的电压波形．

（3）桥式整流

　　全波整流虽使负载获得的直流电的脉动性比较小，但变压器次级线圈要有中心抽头，制造上很麻烦，而且二极管需承受的反向电压是a、b间的全部电压，故实际上常采用如图所示的桥式整流电路．

　　当变压器输出的交变电压处于正半周时，a正b负， 导通， 截止，这时电流方向是由a经 到b，当变压器输出的交变电压处于负半周时，a负b正， 截止， 导通，这时电流方向是由b经 到a．可见，通过负载电阻R的电流方向也总是相同的，桥式整流的波形眼全波整流的波形相似．它克服了全波整流的缺点，但所需的整流元件较多。

整流子

　　即直流发电机中的换向器．它的作用是保持输出电流的方向不变，如上图所示是它的作用原理图，当转子线圈都在同一个平面上时，整流子是两个互相绝缘的半圆环形，两电刷安装的位置要适当，必须保证当线圈平面经过“中性面”时，即线圈内感生电动势的瞬时值恰为零的时刻，整流子的两半环间的缝隙恰好与电刷接触．

　　实际的直流发电机的转子线圈并不都在同一平面上，而是均匀分布在转子铁心四周的凹槽里（如图所示），这时的整流子由若干细长铜片（整流片）组成，它们彼此绝缘地、均匀地固定转轴上，铜片的数目与转子铁心的凹格数目相同，各组线圈的头和尾按一定的规律分别接到相应的铜片上．

角频率

正弦交流电流的瞬时值的表达式为：

式中 叫做角频率．一个正弦量总可以找到一个与之对应的参考圆，如果以 大小为半径，以 为此半径旋转的角速度，则交流电流的瞬时值i可以利用此参考圆来求得．如果交流电变化一个周期，则相当于参考圆的半径旋转2 弧度，这个角度我们定义为电角度．则： ，所以角频率（ ）可定义为单位时间内变化的电角度．因： 所以 ．可见，角频率（ ），周期（T），频率（f）三个量只有一个是独立量，它们都是反映交流电变化快慢的物理量．

交流电欧姆定律

　　在交流电路中，电压、电流的有效值之间的关系和直流电路中的欧姆定律相似，其表达式为 ，其中的I、U都是交流电的有效值，Z为阻抗．

　　在交流电路中，由于电压与电流一般存在相位差，因此它的串、并联电路的电流、电压关系比较复杂．

在串联电路中，如图所示，总电压不等于各段分电压之和，即 ，它们的关系是：

总阻抗 ．

电压和电流的相位差 ．

在并联电路中，如图所示，每个元件两端的瞬间电压都相等为U，每条分路电流和电压的关系为： ．不同元件上电流相位各有差异．

这时，电路的总电流与分电流间的关系是

．

这时的总阻抗Z满足关系：

．

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