1.1 交流电

1.1.1 什么是交流电

在各个领域，广泛应用的都是交流电。之所以叫做交流电,是因为其大小和方向是随时间不断交替变换的，简称交流。在交变电动势作用下，电路中的电流、电压都是交变的，这样的电路叫做交流电路（见图 1-3,1-4）

图 1-3 交流电周期图 1

图 1-4 交流电周期图 2

所以：所谓交流电就是大小和方向都随着时间不断交变的电流。

如上图 1-3,1-4 所示为一正弦交流电动势波形图，由图可以得知：交流电跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示其变化的快慢。正弦交流电由零值增加到正最大值，然后又逐渐减少至零，然后改变方向又由零值逐渐增加到反方向（波形先是向上，然后是向下，所以是反方向）的最大值，最后减少到零

正弦交流电这样循环变化一周所需的时间叫做周期，用字母T表示。单位是秒（字

母S表示）

1.1.2 交流电的主要应用参数

周期/频率/角频率

交流电在 1 秒钟内完成周期性变化的次数，叫做交流电的频率，用f表示，单位是赫兹简称赫，用Hz表示。频率 的常用单位还有千赫（KHz）、兆赫（MHz）周期和频率都

是描述交流电变化快慢的物理量，两者的关系为：

1.1.3 正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值1.

瞬时值/最大值，见图 1-5

图 1-5 交流电变化图

如上图所示。这个波形图可以用数学表达式表示为：

（sin0°=sin180°=0；sin45°=sin135°=0.71；sin90°=sin270°=1） 公式中：Em 表示为最大值、ω为电角度、e 为瞬时值、t 表示时间。

由上述公式可见，交流电的大小是随着时间变化而变化的，瞬时值（某一瞬间）的大小在零和正负峰值之间变化，最大值也仅是一瞬间数值，不能反映交流电的做功能力，于是便引入有效值的概念。

2.有效值：

如果交流电和直流电分别通过同一电阻，两者在相同的时间内所消耗的电能相等（或所产生的焦耳热相同），则此直流电的数值就叫做交流电有效值的数值。见图 1-6。

图 1-6 交流电有效值图

正弦交流电的电动势、电压、电流的有效值分别以 E、U、I 表示。通常所说的交流电的电动势、电压、电流的大小均是它的有效值。交流电电气设备上标的额定值以及交流电仪表所指示的数值也均为有效值，如图 1-6。

理论和实践均已表明、正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为：

电压、电流也都有瞬时值、最大值、有效值。一般瞬时值用小写字母（如 u、i 等）表示， 最大值用大写字母附有下标 m 字母表示（如 Um、Im）。有效值用大写字母（U、I）表示。最大值与有效值的关系为：