交流發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理工作，如圖《單相交流發(fā)電機(jī)原理》所示，磁極同機(jī)座固定在一起構(gòu)成定子，轉(zhuǎn)動(dòng)軸鐵芯與線圈固定在一起構(gòu)成轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子以ω角速度轉(zhuǎn)動(dòng)1周時(shí)，線圈的兩個(gè)邊各轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一次N極和S極，并且因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)右手定則可知，線圈經(jīng)過(guò)N極和S極時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相反，且經(jīng)過(guò)N極和S極時(shí)，線圈垂直切割磁力線，這時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈經(jīng)過(guò)中心位置時(shí)，不切割磁力線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向和大小就變化1周，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作周期性變化。若線圈起始位置角度為φ（初相角），則線圈產(chǎn)生的電壓為：

一臺(tái)最簡(jiǎn)單的發(fā)電機(jī)，它有一對(duì)磁極N、S，有一組N匝線圈，兩個(gè)滑環(huán)和兩個(gè)電刷，線圈兩端分別接到兩個(gè)滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上與轉(zhuǎn)軸絕緣。每一個(gè)滑環(huán)放著一個(gè)靜止的電刷，利用滑環(huán)與電刷的滑動(dòng)接觸，將線圈和負(fù)載連接。線圈固定、磁極旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)，當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈不斷地切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于外接負(fù)載形成閉合回路，就有電流流通。電流的大小和線圈在磁場(chǎng)中的位置有關(guān)，當(dāng)線圈和磁極平行時(shí)，不切割磁力線，因此不產(chǎn)生電流。如果線圈與磁場(chǎng)垂直時(shí)，則線圈切割磁力線最多，電流就最大，再由最大到零。再旋轉(zhuǎn)則切割磁力線方向開(kāi)始改變，電流方向也開(kāi)始轉(zhuǎn)變。故此不斷地循環(huán)旋轉(zhuǎn)，就產(chǎn)生了大小和方向不斷變化的交流電。因?yàn)橹挥幸唤M線圈，所以只產(chǎn)生一相交流電，故稱(chēng)為單相交流電。

交流發(fā)電機(jī)中，只有一組（個(gè)）線圈和一個(gè)磁場(chǎng)。凡類(lèi)似這種結(jié)構(gòu)的交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電為單相交流電 。

在線圈中只產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì),這樣的交流電便是單相交流電。

在交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式中U_m、ω、φ能形象具體地描述交流電，同時(shí)也是交流電進(jìn)行比較區(qū)分的依據(jù)，稱(chēng)為交流電的三要素。

單相交流電周期、頻率和角頻率

交流電交變一次所需要的時(shí)間稱(chēng)為周期，用T表示，單位為秒（s）。交流電在1秒內(nèi)變化的次數(shù)稱(chēng)為頻率，用f表示，單位為（赫茲）Hz，常用單位有（千赫）kHz、（兆赫）MHz。

周期和頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即，由于交流電一個(gè)周期經(jīng)歷的電角度為360°即2π弧度，所以角頻率，角頻率的單位為弧度每秒（rad/s）。

在我國(guó)電力網(wǎng)供電系統(tǒng)中，交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，習(xí)慣上稱(chēng)為工頻，周期為0.02秒。有的國(guó)家的電力網(wǎng)采用工頻為60Hz，如日本、美國(guó)等 。

單相交流電最大值和有效值

交流電的大小隨線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，交流電在某一瞬時(shí)的值叫瞬時(shí)值，用小寫(xiě)字母表示。把瞬時(shí)值中的最大的值叫做交流電的最大值，用帶下標(biāo)m的大寫(xiě)字母表示，如U_m、I_m等。為反映實(shí)際效果，工程上通常用有效值表示交流電的大小。有效值定義如下：分別把一個(gè)交流電流和一個(gè)直流電流通過(guò)相同的電阻R，若在相同的時(shí)間T內(nèi)，電阻產(chǎn)生的熱量相等，則交流電流的有效值就和直流電流的大小相等，有效值也稱(chēng)方均根值，用大寫(xiě)字母表示。

根據(jù)定義，經(jīng)計(jì)算得到交流電的最大值等于其有效值的

單相交流電相位和初相角

線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度反映了交流電變化的進(jìn)程，確定了交流電每一瞬間的狀態(tài)，稱(chēng)為相位角，簡(jiǎn)稱(chēng)相位。t=0時(shí)的相位角φ稱(chēng)為初相角，簡(jiǎn)稱(chēng)初相。初相與計(jì)時(shí)起點(diǎn)有關(guān)，計(jì)時(shí)起點(diǎn)不同，初相角也不同，交流電的初始狀態(tài)也就不同。

兩個(gè)同頻率的交流電可以進(jìn)行相位之間的比較，它們間的相位之差叫相位差，用字母表示。設(shè)兩個(gè)同頻率的交流電壓和交流電流分別為

相位差表示了兩個(gè)交流電的變化進(jìn)程的不同：1）若