交流電（英文:AlternatingCurrent，簡寫AC）是指大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流，因為周期電流在一個周期內(nèi)的運行平均值為零，稱為交變電流或簡稱交流電。英文簡寫為AC。不同直流電，其方向都是一樣。通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有應(yīng)用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。

交流電_交流電 -發(fā)展歷史

早期的成品由尼古拉?特斯拉、麥可?法拉第與波利特?皮克西等人開發(fā)出來。其中，波利特?皮克西HippolytePixii于1832年基于麥可?法拉第MichaelFaraday的原理制造了第一臺交流電機。
1882年，英國電工詹姆斯?戈登建造了大型雙相交流發(fā)電機。第一代開爾文男爵威廉?湯姆森（WilliamThomson,1stBaronKelvin，1824年6月26日－1907年12月17日）與塞巴斯蒂安?費蘭蒂SebastianZianideFerranti開發(fā)早期交流發(fā)電機，頻率介于100赫茲至300赫茲之間。
1891年，尼古拉?特斯拉NikolaTesla取得了“高頻率”（15,000赫茲）交流發(fā)電機的專利。
1891年后，多相交流發(fā)電機被用來供應(yīng)電流，此后的交流發(fā)電機的交流電流頻率通常設(shè)計在16赫茲至100赫茲間，搭配弧光燈、白熾燈或電動機使用。

交流電_交流電 -簡介

交流電（英語：AlternatingCurrent，簡寫AC）是指大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流，因為周期電流在一個周期內(nèi)的運行平均值為零，稱為交變電流或簡稱交流電。不同于方向不隨時間發(fā)生改變的直流電。
通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有應(yīng)用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。
發(fā)明最早交流發(fā)電機的是美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉?特斯拉。
以正弦交流電應(yīng)用最為廣泛，且其他非正弦交流電一般都可以經(jīng)過數(shù)學(xué)處理后，化成為正弦交流電的疊加。正弦電流（又稱簡諧電流），是時間的簡諧函數(shù)。
當(dāng)閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈里就產(chǎn)生大小和方向作周期性改變的正弦交流電。
中國通常使用的交流電，一般頻率是50Hz。
我們常見的電燈、電動機等用的電都是交流電。在實用中，交流電用符號"~"表示。
電流隨時間的變化規(guī)律，由此看出：正弦交流電三個要素：最大值（峰值）、周期（頻率或角頻率）和相位（初相位）。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關(guān)系以及功率（或能量）的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的特點，因此產(chǎn)生了一系列區(qū)別于直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電阻，而且有電容元件和電感元件，使用的元件多了，現(xiàn)象和規(guī)律就復(fù)雜了。但基本遵循安培定律等基本法則。是高中電學(xué)的的考點和難點。
根據(jù)傅里葉級數(shù)的原理，周期函數(shù)都可以展開為以正弦函數(shù)、余弦函數(shù)組成的無窮級數(shù)，任何非簡諧的交流電也可以分解為一系列簡諧正余弦交流電的合成。

交流電_交流電 -產(chǎn)生和應(yīng)用

交流電的來源大致有兩類，一類是由機械振動或其他非電信號轉(zhuǎn)換為電振蕩，如傳聲器將聲音變?yōu)殡娬袷帲瑝弘娋w把機械振動變?yōu)殡娬袷幍龋硪活悇t是交流發(fā)電機或電子振蕩器，作為能源使用的都是屬于后一類型。
電力網(wǎng)中所用的交流電源都是利用電磁感應(yīng)的原理制成的,稱為交流發(fā)電機。將一個線圈放在永久磁鐵(或電磁鐵）的磁場中旋轉(zhuǎn)，則穿過線圈的磁通Ф 隨時間變動,因而將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e=-dФ/dt。如果線圈的旋轉(zhuǎn)是勻速的，且角速率為ω，則感應(yīng)電動勢就是周期的,其頻率f=ω/2π，而ω=2πf常稱之為角頻率。由于線圈旋轉(zhuǎn)一周后其中磁通Ф的累積變動量等于零,故感應(yīng)電動勢在一周期內(nèi)的平均值也等于零，即電動勢是交變的。通常這種交變電動勢通過安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的兩個導(dǎo)電滑環(huán)用兩個電刷引出，若接通外電路，則在外電路中獲得頻率為f的交流電。為了獲得固定頻率的交流電,這種發(fā)電機的轉(zhuǎn)速必須是固定不變的，因此被稱為同步發(fā)電機。這種將機械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置產(chǎn)生交流電，由于受到機械結(jié)構(gòu)強度的限制，其轉(zhuǎn)速不能太高，因此頻率也就不可能很高,一般限于10000赫以下。為了獲得更高頻率的交流電源，可以采用電子振蕩器。廣播電臺、高頻感應(yīng)加熱、電磁振動臺、聲吶等裝置上所需用的較高頻率交流電源就屬這一類（見電磁振蕩和電諧振）。
在M.法拉第1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象后第二年，第一個最簡單的交流發(fā)電機就已問世，然而交流電開始得到廣泛應(yīng)用還是在19世紀(jì)80年代以后，那時相繼發(fā)明了變壓器、三相制、旋轉(zhuǎn)磁場和異步電動機；交流電路理論也隨著這些應(yīng)用的需要而逐步建立，例如用相量表示正弦量的方法就是1893年C.P.施泰因梅茨提出的。1907年三極真空管的發(fā)明，為產(chǎn)生更高頻率的交流電及其在無線電方面的應(yīng)用提供了條件。
目前，在動力方面,絕大部分電力網(wǎng)都是交流的,因為交流電可以方便地變換電壓；交流電機在結(jié)構(gòu)上也比直流電機簡單；在需要直流的地方還可以很方便地采用電子整流裝置。中國1980年在東北建立的超高壓輸變電線路就是用的50萬伏交流電。
在信息傳輸方面也時常用到交流電，例如載波通信的載波電流就是交流電。

交流電_交流電 -交流電路

當(dāng)電路中通過交流電時，電路周圍與電路相關(guān)聯(lián)的磁通也隨著交變，從而在電路的各個部分感應(yīng)電動勢e=-dФ/dt。另外，電路中的各個部分還存在著與電壓相關(guān)聯(lián)的電荷,其量值隨電壓的交變而交變,這些交變著的電荷就形成導(dǎo)線中的充放電電流i=dq/dt。一般說來，上述感應(yīng)電動勢與充放電電流將分布在電路的每一個微小段落上。然而，當(dāng)交流電路的幾何線度與該交流電相應(yīng)的電磁波波長相比很小時，則除開磁場較集中的電感線圈之外，電路其他段落上的感應(yīng)電動勢都可忽略不計；另外除開電場較集中的電容器之外，電路其他段落上電荷的充集和放散也都可忽略不計。對這種電路可以用所謂集中參數(shù)來描述，即將電路中的電阻集中到有限個理想電阻元件上；磁場較集中的電感線圈以參數(shù)L=Ф/i來描述,稱為電感，構(gòu)成理想電感元件；電場較集中的電容器以參數(shù)C＝q/u來描述,稱為電容,構(gòu)成理想電容元件。這樣就構(gòu)成了一個含有有限個理想元件的電路模型，這種電路稱為集中參數(shù)電路。例如對工頻50赫交流來說，在真空（或空氣）中的電磁波長有6000千米，所以通常遇到的工頻交流電路都是集中參數(shù)電路。
對集中參數(shù)電路來說，基爾霍夫電路定律在任何瞬間都成立。這是因為電路的分析并不涉及電感線圈內(nèi)部或電容器內(nèi)部，而只是把它們化作理想電感元件和理想電容元件去研究它們外部的電壓電流關(guān)系，在這些元件外部任何電路段落上不存在感應(yīng)電動勢與充放電電流。因此，在任何瞬間，流入某節(jié)點的電流瞬時值的代數(shù)和恒等于零〔基爾霍夫電流定律(KCL)〕，即∑i＝0；沿任意閉合回路各電壓瞬時值的代數(shù)和也恒等于零〔基爾霍夫電壓定律(KVL)〕，即∑u=0。
除基爾霍夫電路定律之外，各電路元件上的電壓和電流的約束關(guān)系也是分析電路問題所不可缺少的。在這三種元件上電壓瞬時值u與電流瞬時值i的關(guān)系是：
在電阻元件上：u=Ri, (2)
在電感元件上：u=dФ/dt=d(Li)/dt，(3)
在電容元件上：i=dq/dt=d(Cu)/dt，(4)
以上各式中R、L、C就是各理想元件的參數(shù):電阻、電感和電容。如果它們都是既不隨電壓、電流量值而改變的量（即線性的），又是不隨時間而改變的量（即非時變的），就被稱為線性非時變元件，其參數(shù)即線性非時變參數(shù)。
根據(jù)基爾霍夫兩條定律及各元件上的電壓、電流約束關(guān)系，就可以列出電路的微分方程。對交流電路來說，往往只須求出所謂穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱穩(wěn)態(tài)）的解答，這相當(dāng)于電路閉合后經(jīng)過相當(dāng)長的時間所建立的狀態(tài)。而電路經(jīng)過開關(guān)切換從一個穩(wěn)態(tài)過渡到另一個穩(wěn)態(tài)之間的過程則稱為瞬變狀態(tài)(簡稱暫態(tài))。暫態(tài)所經(jīng)歷的時間理論上是無限長，但實際上往往只經(jīng)過數(shù)秒、數(shù)毫秒、數(shù)微秒甚至更短的時間后即可認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束，而已建立起新的穩(wěn)態(tài)。暫態(tài)實際所經(jīng)歷時間的長短決定于電路的參數(shù)。在暫態(tài)中各元件上電壓和電流一般都是非周期的，所以不在本條目討論的范圍之內(nèi)。
下面將只討論由線性非時變元件所組成的集中參數(shù)交流電路。對這種電路來說，其微分方程是常系數(shù)線性微分方程組，它的穩(wěn)態(tài)解就是方程的一組特解。

交流電_交流電 -有效值和平均功率

交變電流的瞬時值i隨時間變動。工程上所用的交流電量值是通過該交流電流經(jīng)電阻時所消耗的功率去衡量的。若某交流電流經(jīng)一線性非時變電阻R在一個周期內(nèi)消耗的能量與某直流I流經(jīng)此同一電阻在同一時間內(nèi)消耗的能量相等,則此直流I的量值就被定義為該交流i的有效值。據(jù)此，有下列等式關(guān)系

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(6)

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(8)

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