電容、電感與交流電路

正弦波

正弦波就是一個點以等速繞圈時所畫出的那條平滑、起伏的上下曲線,是大自然中最基本、最純粹的擺動。擺動的鐘擺、撥動的弦所發出的純音、以及市電的電壓,描出的都是同一個形狀。

一個正弦電壓是 v(t) = Vp times sin(2 times pi times f times t),其中 Vp 是峰值高度、f 是頻率、t 是時間。它只有單一頻率,一個純音,沒有諧波。它在數學上很特別:讓正弦波通過任何電阻、電容或電感,你得回的還是同一個頻率的正弦波,只是被放大縮小、並在時間上平移。沒有別的形狀能這樣保持原形。

正因為這個特性,工程師才能一次分析一個正弦波,再把結果加起來。任何訊號(方波、語音、音樂)都能拆成許多正弦波之和,稱為傅立葉分析,所以理解正弦波就解開了其餘一切。提醒:完全純的正弦波是一種理想;真實的產生器會加入一點失真(多餘的諧波),而真正單一頻率的正弦波得永遠持續下去才行。

撥動音叉,它造成的空氣壓力描出近乎完美的正弦波,一個乾淨的音高。敲一口真正的鐘,你會同時得到好幾個正弦波:基頻加上泛音。

純音就是單一正弦波。

只有正弦波能在通過線性電路後保持形狀不變。這就是為什麼即使真實訊號是方波或音樂,我們仍用正弦波來分析。

又稱
sinusoid弦波