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交流电的概述 王绍华 (长沙理工大学电气信息工程学院电气工程及其自动化专业，学号：201324050412) 摘要：简要叙述交流电的形成原理，交流电的起源，应用。以及对其应用的发展史。对交流电做一个全面的剖析。由浅及深，逐步进行。 引言 交流电（英文:AlternatingCurrent，简写AC）是指大小和方向都发生周期性变化的电流，因为周期电流在一个周期内的运行平均值为零，称为交变电流或简称交流电。英文简写为AC。发明者是尼古拉·特斯拉(NikolaTesla，1856—1943)。不同直流电，其方向都是一样。通常波形为正弦曲线。交流电可以有效传输电力。但实际上还有应用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。 交流电的种类 交流电按其性质分分以下三种：１、正弦交流电：电流和电压的大小和方向随时间呈正弦规律变化，是最基本的交流电。２、模拟交变信号：用??小和方向都随时间变化的交流表示声音、图像信息内容的交流电称为模拟交变信号。例如模拟声音的交流称为音频信号，模拟图像的交流称为视频信号。３、脉冲：简单地说，脉冲含有脉动和短促的意思。将这一意义推广到电工学上泛指按一定规律（不按正弦规律）出现的电流和电压。常见的脉冲信号有以下几种：（１）方形波（矩形波）；（２）三角波（斜波、锯齿波）；（３）梯形波（４）阶梯波；（５）钟形波。若交流电随时间按周期性规律变化， 则称为周期性交流电。目前，我们日常生活中应用的是正弦交流电。 交流电的有效值。 交流电的有效值是计算等效电功率等的重要参量。理论上讲，假设有一周期交流电i通过一电阻R，它在周期内产生的热量，与一恒定直流电流I通过该电阻R,在相同的时间内所产生的热量相等，则该直流电流I与周期交流电流i在发热方面是等效的。正弦变量的有效值按方均根值计算可得交流电。因而就把直流电该I的数什定义为该周期交流电i的有效值。通常，用交流电压表或万用表的交流电压档测量正弦波电压，测出的就是有效值。例如，用户电压220V就是指其有效值为220V。我们平时说的电压值都是有效值。同时，正弦交流电路的计算，交流电流表测出的也都是交流电流的有效值。 4.交流电流的峰值 正余弦函数是时间的周期函数。其简谐电流中的A叫做电流的峰值，i为瞬时值。峰值和位相是按上式中A为正值的要求定义的。峰值都为正数，即使出现下面形式的函数i=-5sin（ωt+α）。他的峰值也应该是5，而非-5. 5. 交流电的平均值 交流电的平均值也是通过等效计算来获得的。交流电在半周期内，通过电路中导体横截面的电量Q和其一直流电在同样时间内通过该电路中导体横截面的电量相等时，这个直流电的数值就称为该交流电在半周期内的平均值。对正弦交流电流，即i=Imsinωt，则平均值与峰值的关系为故，正弦交流电的平均值等于峰值的0.637倍。对正弦交流电来说在上半周期内，一定量的电量以某一方向流经导体的横截面，在下半周期内，同样的电量却以相反的方向流经导体的横截面。因而在一个周期内，流经导体横截面的总电量等于零，所以在一个周期内正弦交流电的电流平均值等于零。如果直接用磁电式电表来测量交流电流，将发现电表指针并不发生偏转。这是因为交流电流一会儿正，一会儿为负，磁电式电表的指针无法适应。即半波整流后交流电的平均值和最大值的关系为而交流电的有效值和最大值的关系为所以即正弦交流电经半波整流后的平均值只有有效值的0.45倍。相位在交流电中i=Imsin（ωt+α）中的（ωt+α）叫做相位（位相角）。它表征函数在变化过程中某一时刻达到的状态。平均值一般用来衡量一定时间，通过导体电流量的多少。在实际问题中，更重要的是两个交流电之间的相位差。 6.交流电的应用 在现代共农业生产和日常生活中，广泛地使用着交流电。主要原因是与直流电相比，交流电在产生、输送和使用方面具有明显的优点和重大的经济意义。例如在远距离输电时，采用较高的电压可以减少线路上的损失。对于用户来说，采用较低的电压既安全又可降低电器设备的绝缘要求。这种电压的升高和降低，在交流供电系统中可以很方便而又经济地由变压器来实现。此外，异步电动机比起直流电动机来，具有构造简单、价格便宜，运行可靠等优点。在一些非用直流电不可的场合，如工业上的电解和电镀等，也可利用整流设备，将交流电转化为直流电。交流电的来源大致有两类，一类是由机械振动或其他非电信号转换为电振荡，如传声器将声音变为电振荡，压电晶体把机械振动变为电振荡等，另一类则是交流发电机或电子振荡器，作为能源使用的都是属于后一类型。电力网中所用的交流电源都是利用电磁感应的原理制成的,称为交流发电机。将一个线圈放在永久磁铁(或电磁铁）的磁场中旋转，则穿过线圈的磁通Ф 随时间变动,因而将产生感应电动势e=-dФ/dt。如果线圈的旋转是匀速的，且