第一節 概述

一、什么是交流電

交變電動勢、交變電壓、交變電流統稱為交流電，其大小與方向隨時間做周期性的變化。

現代生產和生活中用電大多屬于交流電。交流電在其電能的產生、輸送和使用方面，都有很大的優越性。例如，交流供電系統可以利用變壓器方便而又經濟地升高或降低電壓，遠距離輸電時采用較高的電壓可減少線路上電能損失；而用戶采用較低的電壓，既安全又可降低電氣設備的絕緣費用。又如，廣泛應用的交流異步電動機與同一功率的直流電動機相比，具有構造簡單、價格低廉、運行可靠、維護方便等優點。

目前一些需用直流的場合，如城市交通用的電車，以及工業用的電解和電鍍等，也是利用整流設備將交流電轉變為直流電。

二、交流電的描述

交流電循環變化一周的時間稱為周期，用T表示。周期的單位是秒（s）。1s內含有的周期數稱為頻率，用f（frequency）表示。頻率的單位是赫茲（Hz），簡稱赫。由定義可知，頻率與周期互為倒數：

我國發電廠發出的交流電的頻率是50Hz，稱為工業標準頻率，簡稱工頻。工頻交流電的周期=0.02s=20ms。擴音機中放大的音頻電流，頻率約從十幾赫到兩萬赫，其周期約從幾十毫秒到50ms。

對應于某一時刻t交變電流的值i稱為該電流在t時刻的瞬時值。例如，設t=t₁時i=i₁；t=t₂時i=i₂，…，則i₁、i₂、…就是對應時刻t₁、t₂、…的電流瞬時值。一般地，電流i是時間t的函數：i=i（t）。規定用小寫字母表示交流電的瞬時值，交變電動勢、交變電壓分別用e、u來表示。在一個周期內，交流電瞬時值出現的最大絕對值稱為最大值或振幅（有時也稱幅值或峰值）。最大值用大寫字母加下標仍來表示，如E_m、U_m、I_m。

電工技術中普遍采用隨時間按正弦規律變化的交流電，稱之為正弦交流電。正弦交流電可用正弦曲線表示，如圖2-1b所示。由于交流電的方向是周期性變化的，我們必須在電路中事先選定交流電的正方向，如圖2-1a電路圖中的兩箭頭分別指示e和i的正方向。當電流瞬時值為正值，即電流方向與其正方向一致時，曲線就處于橫坐標軸的上方；當電流瞬時值為負，即其方向與正方向相反時，曲線就處于橫坐標軸的下方。

在交流電路中，電流是時刻變化的，這時通過電路橫截面的電量q與相應時間t的比值不是電流的瞬時值，而只是時間t內的電流平均值。假設在一段很短的時間Δt內有電量Δq通過電路的橫截面，則比值Δq/Δt是時間Δt內通過該截面的電流平均值。當Δt→0時，這個比值的極限就是通過該截面的電流在該時刻的瞬時值，即

【專業指導】 在實際測量中，Δq和Δt是多少，這要取決于測量設備的最小測量時間，當設備的采樣時間Δt可以很小時，就可以認為Δt接近dt，Δq接近于dq，這時i即可求出。