交流电的有效值和平均值的意义有效值是根据电流的热效应来规定的。什么是交流电呢？下面是小编整理的什么是交流电，欢迎阅读。

什么是交流电

交流电(alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-])，简称为AC。交流电也称“交变电流”，简称“交流”。电流方向随时间作周期性变化的为交流电。它的最基本的形式是正弦电流。当法拉第发现了电磁感应后，产生交流电流的方法则被法拉第同时发现，法拉第因此被誉为“交流电之父”。

早期的交流发电机成品由麦可·法拉第与波利特·皮克西等人开发出来。其中，波利特·皮克西Hippolyte Pixii于1832年基于麦可·法拉第Michael Faraday的原理制造了世界上第一台交流电机。

1882年，英国电工詹姆斯·戈登建造了大型双相交流发电机。第一代开尔文男爵威廉·汤姆森(William Thomson, 1st Baron Kelvin，1824年6月26日-1907年12月17日)与塞巴斯蒂安·费兰蒂Sebastian Ziani de Ferranti 开发早期交流发电机，频率介于100赫兹至300赫兹之间。[1] 最早的高频率交流电机于1838年诞生于伦敦。

1891年，尼古拉·特斯拉Nikola Tesla改进了“高频率”(15,000赫兹)交流发电机中的一种，获得一个专利号。

1891年后，多相交流发电机被用来供应电流，此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间，搭配弧光灯、白炽灯或电动机使用。

以正弦交流电应用最为广泛，且其他非正弦交流电一般都可以经过数学处理后，化成为正弦交流电的叠加。正弦电流(又称简谐电流)，是时间的简谐函数。

当闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的正弦交流电。

交流电现代应用

中国通常使用的交流电，一般频率是50Hz。

我们常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。在实用中，交流电用符号"~"表示。

电流随时间的变化规律，由此看出：正弦交流电三个要素：最大值(峰值)、周期(频率或角频率)和相位(初相位)。交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率(或能量)的分配问题。由于交流电具有随时间变化的特点，因此产生了一系列区别于直流电路的特性。在交流电路中使用的元件不仅有电阻，而且有电容元件和电感元件，使用的元件多了，现象和规律就复杂了。但基本遵循安培定律等基本法则。是高中电学的考点和难点。

根据傅里叶级数的原理，周期函数都可以展开为以正弦函数、余弦函数组成的无穷级数，任何非简谐的交流电也可以分解为一系列简谐正余弦交流电的合成。

交流电频率

交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)，与周期成倒数关系。日常生活中的交流电的频率一般为50Hz，而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大，达到千赫兹(KHz)甚至兆赫兹(MHz)的度量。

频率有效值

正余弦交流电的峰值与振幅相对应，而有效值大小则由相同时间内产生相当焦耳热的直流电的大小来等效。正余弦交流电峰值与有效值的关系为：

例如，城市生活用电220V表示的是有效值，而其峰值约为311V。

电力传输

交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。传输的电流在导线上的耗散功率可用P=I2R(功率=电流的平方×电阻)求得，显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。由于成本和技术所限，很难降低使用的输电线路(如铜线)的电阻，所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU(功率=电流×电压，实际上有效功率P=IUcosφ)，提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达到节约能源的目的。

而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特，从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全，在进户之前再次降低至市电电压(中国大陆及香港特别行政区220V)或者适用的电压供用电器使用。 一般使用的交流电为三相交流电，其电缆有三条火线和一条公共地线，三条火线上的正弦波各有120°之相位差。对于一般用户只使用其中的一或两条相线(一条时需要零线)。直流变压及输电技术取得了长足的发展，而高压直流输电的浪费会比较小;因此未来有望取代交流电以解决交流电的安全性和交直流转换问题。

零线火线

零线始终和大地是等电位的，因此交流电的火线的一个完整周期就是，如果在0秒时与零线电位相同，火线上对地电压为0;过0.005秒后，火线上对地电压达到最大(峰值)为高于大地;再过0.005秒，火线上对地电压又降为0;再过0.005秒，火线对地电压降到最低点，零线对火线达到峰值;再过0.005秒，又重新上升到与零线电位相同，火线上对地电压为0。

可以看出，交流电虽然随周期改变电流方向，但零线对地电压始终是相同的，为0。接用电器后零线有电流，电流变化规律与电压相同。

频率周期

频率是表示交流电随时间变化快慢的物理量。即交流电每秒钟变化的次数叫频率，用符号f表示。它的单位为周/秒，也称赫兹常用“Hz”表示，简称周或赫。例如市电是50周的交流电，其频率即为f=50周/秒。对较高的频率还可用千周(kC)和兆周(MC)作为频率的单位。

交流电

交流电(4张)

1千周(kC)=103周/秒，1兆周(MC)=103千周(kC)=106周/秒

例如，我国第一颗人造地球卫星发出的讯号频率是20.009兆周，亦即它发出的是每秒钟变化20.009×106次的交变讯号。交流电正弦电流的表示式中i=Asin(ωt+φ)中的ω称为角频率，它也是反映交流电随时间变化的快慢的物理量。角频率和频率的关系为ω=2πf。

交流电随时间变化的快慢还可以用周期这个物理量来描述。交流电变化一次所需要的时间叫周期，用符号T表示。周期的单位是秒。显然，周期和频率互为倒数，即

由此可见，交流电随时间变化越快，其频率f越高，周期 T越短;反之，频率f越低，周期T越长。

λ=c/f

欧姆定律

·概述

在交流电路中，电压、电流的峰值或有效值之间关系和直流电路中的欧姆定律相似，其等式为U=IZ或I=U/Z，式中Z、U都是交流电的有效值，Z为阻抗，该式就是交流电路中的欧姆定律。

·记明

由于电压和电流随元件不同而具有相位差，所以电压和电流的有效值之间一般不是简

单数量的比例关系。

A.在串联电路中，如图所示，以R、L、C为例，总电压不等于各段分电压的和，U≠UR+ UL + UC。因为电感两端电压相位超前电流相位导电容两端电压相位π/2，落后电流相位π/2。所以R、L、C上的总电压，决不是各个元件上的电压的代数和而是矢量和。

以纯电阻而言，ZR=R

B.在并联电路中，如图所示，以R、L、C为例，每个元件两端的瞬时电压都相等为U。

每分路的电流和两端电压之间关系为不同元件上电流的相位也各有差异。

纯电感上电流相位落后于纯电阻电流相位·争纯电容上电流相位超前纯电阻电流相位署。所以分电流的矢量和即总电流

电功率

在交流电中电流、电压都随时间而变化，因此电流和电压的乘积所表示的功率也将随时间而变化。交流电功率可分为：瞬时功率、有功功率、视在功率(又叫做总功率)以及无功功率。(1)瞬时功率(Pt)。由瞬时电流和电压的乘积所表示的功率。Pt=i(t)·u(t)，它随时间而变。对任意电路， i与u之间存在着相位差i(t)=Imsinωt，u(t)=Umsin(ωt+φ)。即

在纯电阻电路中，电流和电压之间无相位差，即φ=0，瞬时功率Pt=IU

位时间内所用的能量，或在一个周期内所用能量和时间的比。在纯电阻电路中，

纯电阻电路中有功功率和直流电路中的功率计算方法表示完全一致，电压和电流都用有效值计算。

以上说明电感电路和电容电路中能量只能在电路中互换，即电容与电源、电感与电源之间交换能量，对外无能量交换，所以它们的有功功率为零。对一般电路的平均功率为

(3)视在功率(S)。在交流电路中，电流和电压有效值的乘积叫做视在功率，即S=IU。它可用来表示用电器本身所容许的最大功率(即容量)。(4)无功功率(Q)。在交流电路中，电流、电压的有效值与它们的相位差φ的正弦的乘积叫做无功功率，即Q = IUsinφ。它和电路中实际消耗的功率无关，而只表示电容元件、电感元件和电源之间能量交换的规模。有功功率，无功功率和视在功率之间的关系，可由图3-57所示的“功率三角形”来表示。

功率因数

它是发电机输送给负载的有功功率和视在功率的比，即可见功率因数cosφ是反应电能利用率大小的物理量。提高用电设备的功率因数就可以提高发电机总功率中的有功功率。