Máy phát và các đại lượng xoay chiều

Xét khung $N$ vòng, mỗi vòng có diện tích $S$, quay đều với tốc độ góc $\omega$ trong từ trường đều; trục quay vuông góc với $\vec B$. Với cách chọn mốc thời gian phù hợp, từ thông qua mỗi vòng có dạng: $$\Phi=BS\cos(\omega t+\varphi).$$ Định luật Faraday cho suất điện động biến thiên theo hàm sin hoặc cos, có giá trị cực đại: $$E_0=NBS\omega.$$ Muốn có dòng điện xoay chiều ở mạch ngoài, cần nối khung với mạch tiêu thụ. Máy phát điện chuyển cơ năng quay thành điện năng nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ; nó không tạo năng lượng từ không khí.

Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính: - **Phần cảm** tạo ra từ trường, có thể là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện. - **Phần ứng** gồm các cuộn dây, nơi xuất hiện suất điện động cảm ứng. Bộ phận quay gọi là rôto; bộ phận đứng yên gọi là stato. Phần cảm hoặc phần ứng đều có thể làm rôto. Trong máy công suất lớn, các cuộn dây phần ứng thường đặt cố định để đưa dòng điện ra ngoài thuận tiện, còn nam châm điện quay.

Một dòng điện xoay chiều hình sin có thể viết: $$i=I_0\cos(\omega t+\varphi_i).$$ Trong đó $i$ là giá trị tức thời, $I_0$ là giá trị cực đại, $\omega$ là tần số góc và $\varphi_i$ là pha ban đầu. Các đại lượng thời gian liên hệ bởi: $$f=\frac{\omega}{2\pi},\qquad T=\frac1f.$$ Với dạng hình sin, giá trị hiệu dụng là: $$I=\frac{I_0}{\sqrt2},\qquad U=\frac{U_0}{\sqrt2}.$$ Giá trị hiệu dụng được xác định qua tác dụng nhiệt tương đương của dòng điện không đổi trên cùng điện trở, không phải trung bình đại số của $i$ trong một chu kì. Các số 220 V hoặc 230 V ghi cho điện lưới là giá trị hiệu dụng.