交流電是指電流方向隨時(shí)間作周期性變化的電流，在一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零,。不同于直流電,，它的方向是會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生改變的，而直流電沒(méi)有周期性變化,。

通常交流電（簡(jiǎn)稱(chēng)AC）波形為正弦曲線,。交流電可以有效傳輸電力。但實(shí)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)展歷史

當(dāng)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)后,，產(chǎn)生交流電流的方法就被知曉,。早期的發(fā)電機(jī)由英國(guó)人麥可·法拉第（Michael Faraday）與法國(guó)人波利特·皮克西（Hippolyte Pixii）等人發(fā)明出來(lái)。

1882年,，英國(guó)電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發(fā)電機(jī),。開(kāi)爾文勛爵與塞巴斯蒂安·費(fèi)蘭蒂（Sebastian Ziani de Ferranti）開(kāi)發(fā)早期交流發(fā)電機(jī)，頻率介于100赫茲至300赫茲之間,。

1891年,，尼古拉·特斯拉取得了高頻交流發(fā)電機(jī)（15000Hz）的專(zhuān)利。

1891年后,，多相交流發(fā)電機(jī)被用來(lái)供應(yīng)電流,，此后的交流發(fā)電機(jī)的交流電流頻率通常設(shè)計(jì)在16赫茲至100赫茲間，搭配弧光燈,、白熾燈或電動(dòng)機(jī)使用,。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生變化,，感應(yīng)電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生,。通常情況下，旋轉(zhuǎn)磁體稱(chēng)為轉(zhuǎn)子,，導(dǎo)體繞在鐵芯上的線圈內(nèi)的固定組,，稱(chēng)為定子，當(dāng)其跨越磁場(chǎng)時(shí),，便產(chǎn)生電流,。產(chǎn)生交流電的基本機(jī)械稱(chēng)為交流發(fā)電機(jī)。

數(shù)值

交流電在某一個(gè)瞬間的數(shù)值稱(chēng)為瞬時(shí)值,，瞬時(shí)值最大的時(shí)候叫做最大值,。其平均值可以用交流電的半個(gè)周期來(lái)計(jì)算。

●瞬時(shí)值和最大值

右圖上的圓圈表示線圈的旋轉(zhuǎn)角度（角頻率）,，波浪則是正弦交流電,，表示線圈旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。正弦波交流電,，記錄了因線圈旋轉(zhuǎn)而改變角頻率時(shí)的瞬時(shí)數(shù)值,。這個(gè)數(shù)值叫做“瞬時(shí)值”。當(dāng)瞬時(shí)值最大的時(shí)候,，剛好處于正向的波形小山和負(fù)向的波形小山的頂點(diǎn),，所以這個(gè)值叫做“最大值”。

瞬時(shí)值f可以用e=Vm*sinwt來(lái)求得。Vm是由線圈的形狀或磁鐵的強(qiáng)弱來(lái)決定的,。

交流電的電動(dòng)勢(shì)的電壓是正弦波,，電流表現(xiàn)出來(lái)的也是同樣的正弦波。

平均值

由于正弦交流電的波形圖是在正向波形小山和負(fù)向波形小山之間反復(fù)變化的,，所以可以求出其平均值,。在正弦交流電的1個(gè)周期內(nèi)，正向波形小山的面積與負(fù)向波形小山的面積相等,，所以取其平均的結(jié)果是0,。因此，如果要求正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)或電流的平均值的時(shí)候,，可以用半個(gè)周期來(lái)計(jì)算,。平均值Vav可以用Vav=2Vm/π來(lái)求得。

性質(zhì)

根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)的原理,，周期函數(shù)都可以展開(kāi)為以正弦函數(shù),、余弦函數(shù)組成的無(wú)窮級(jí)數(shù)，任何非簡(jiǎn)諧的交流電也可以分解為一系列簡(jiǎn)諧正余弦交流電的合成,。

頻率

交流電的頻率是指它單位時(shí)間內(nèi)周期性變化的次數(shù),，單位是赫茲，與周期成倒數(shù)關(guān)系,。日常生活中的交流電的頻率一般為50赫茲或60赫茲,，而無(wú)線電技術(shù)中涉及的交流電頻率一般較大，達(dá)到千赫茲（KHz）甚至百萬(wàn)赫茲（MHz）的度量,。不同國(guó)家的電力系統(tǒng)的交流電頻率不同,，通常為50赫茲或者60赫茲。在亞洲使用50赫茲的國(guó)家與地區(qū)主要有中國(guó),、日本,、泰國(guó)、印度和新加坡,，而韓國(guó),、菲律賓和中國(guó)臺(tái)灣使用60赫茲，歐洲大部分國(guó)家使用50赫茲,，美洲使用60赫茲的國(guó)家主要是墨西哥,、美國(guó)、加拿大,。

峰值和有效值

正余弦交流電的峰值與振幅相對(duì)應(yīng)，而有效值大小則由相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)焦耳熱的直流電的大小來(lái)等效,。

使用50Hz或60Hz單相電時(shí),，電器的輸出功率會(huì)以100Hz或120Hz振蕩。這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)高于肉眼可分辨的24Hz，所以我們無(wú)法觀察電燈在閃爍,。

使用三相電時(shí),，三個(gè)功率相加是穩(wěn)定的，這是發(fā)電廠使用三相發(fā)電機(jī)的主要原因之一,。

應(yīng)用

發(fā)電機(jī)

交流發(fā)電機(jī)通常采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)設(shè)計(jì),，電樞靜止，這樣便不需要使用電刷和滑環(huán)取電,。

同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)來(lái)自永久磁鐵或電磁鐵,。發(fā)電廠使用的大型同步發(fā)電機(jī)可透過(guò)控制勵(lì)磁系統(tǒng)（電磁鐵）來(lái)改變輸出電壓及無(wú)功功率。

異步發(fā)電機(jī)靜止時(shí)不會(huì)自行產(chǎn)生磁場(chǎng),，利用定子與轉(zhuǎn)子間氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),，與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用來(lái)發(fā)電。異步發(fā)電機(jī)需要電容或同步發(fā)電機(jī)提供無(wú)功功率才可以運(yùn)作,，因此通常不能自啟動(dòng),，即是不借助外部電力來(lái)啟動(dòng)。

電力傳輸

交流電被廣泛運(yùn)用于電力的傳輸,，因?yàn)樵谝酝募夹g(shù)條件下交流輸電比直流輸電更有效率,。傳輸?shù)碾娏髟趯?dǎo)線上的耗散功率可用焦耳定律（P=I2R）求得,，顯然要降低能量損耗需要降低傳輸?shù)碾娏骰螂娋€的電阻,。由于成本和技術(shù)所限,，很難降低使用的輸電線路（如銅線）的電阻,，所以降低傳輸?shù)碾娏魇俏ㄒ欢矣行У姆椒?。根?jù)P=IU（實(shí)際上有功功率）,，提高電網(wǎng)的電壓即可降低導(dǎo)線中的電流,，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

而交流電升降壓容易的特點(diǎn)正好適合實(shí)現(xiàn)高壓輸電,。使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的升壓變壓器即可將交流電升至幾千至幾十萬(wàn)伏特,，從而使電線上的電力損失極少,。在城市內(nèi)一般使用降壓變壓器將電壓降至幾萬(wàn)至幾千伏以保證安全，在進(jìn)戶之前再次降低至市電電壓或者適用的電壓供用電器使用,。

變壓器

變壓器的構(gòu)造

變壓器是一種用來(lái)改變交流電電壓的電氣設(shè)備,，它是由一個(gè)閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的,。一個(gè)線圈和電源連接,，叫原線圈(也叫初級(jí)線圈)；另一個(gè)和負(fù)載連接,，叫副線圈(也叫次級(jí)線圈),。兩個(gè)線圈都是用絕緣導(dǎo)線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成,。

變壓器的變壓原理

在原線圈上加交變電壓U1,，原線圈中就有交流電通過(guò)，在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量,。這個(gè)交變的磁通量也穿過(guò)副線圈,，在副線圈中引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。所以,，這時(shí)的副線圈可以作為電源使用,。當(dāng)把用電器連接在副線圈的兩端時(shí),，副線圈電路中就產(chǎn)生交流電,，這時(shí)加在用電器上的電壓就是副線圈的端電壓U2,。

由實(shí)驗(yàn)知道,，變壓器原線圈兩端的電壓U1和副線圈兩端的電壓U2之比,，等于原線圈,、副線圈的匝數(shù)n1、n2之比,。如果n2大于n1,，U2就大于U1,，變壓器就使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器。如果n2小于n1,，U2就小于U1,，變壓器就使電壓降低,，這種變壓器叫做降壓變壓器,。

交流電相位分類(lèi)

各國(guó)使用的交流電相位主要為單相及三相,。

三相電

主條目：三相交流電

三相交流電,，輸電時(shí)只有三條火線,，供電給客戶時(shí)有三條火線和中線。只使用其中一條相線及中線,，便是單相電,。

三條火線上的正弦波各有120°相位差，主要為工業(yè)用,。

三相電一般為三相四線,。三個(gè)相線的符號(hào)為L(zhǎng)1，L2，L3,，也可以分別表示為A,，B，C,，分別代表相線1,，相線2，相線3,，L為L(zhǎng)ive Wire的縮寫(xiě),，零線的符號(hào)為N，為Neutral Wire的縮寫(xiě),。地線為E,，為Earth的縮寫(xiě)。

單相電

主條目：?jiǎn)蜗嘟涣麟?/p>

單相交流電,，其電纜有一條火線和一條中線,，用于一般住宅及商業(yè)樓宇。

單相電有火線和零線兩條線,，火線為L(zhǎng),，為L(zhǎng)ive Wire的縮寫(xiě)，零線為N,，為Neutral Wire的縮寫(xiě),。地線為E，為Earth的縮寫(xiě),，也可以寫(xiě)作PE,，為Protecting Earth的縮寫(xiě)。

直流電

“直流電”（Direct Current,，簡(jiǎn)稱(chēng)DC）,，又稱(chēng)“恒流電”，恒定電流是直流電的一種,，是大小和方向都不變的直流電,，它是由愛(ài)迪生發(fā)現(xiàn)的。1747年,，美國(guó)的富蘭克林根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出電荷守恒定律,，并且定義了正電和負(fù)電的術(shù)語(yǔ)。

恒定電流是指大?。娏鞔笮,。┖头较颍ㄕ?fù)極）都不隨時(shí)間（相對(duì)范圍內(nèi)）而變化，比如干電池,。脈動(dòng)直流電是指方向（正負(fù)極）不變,，但大小隨時(shí)間變化，比如：我們把50Hz的交流電經(jīng)過(guò)二極管整流后得到的就是典型脈動(dòng)直流電，半波整流得到的是50Hz的脈動(dòng)直流電,，如果是全波或橋式整流得到的就是100Hz的脈動(dòng)直流電,，它們只有經(jīng)過(guò)濾波（用電感或電容）以后才變成平滑直流電，當(dāng)然其中仍存在脈動(dòng)成分（稱(chēng)紋波系數(shù)）,，大小視濾波電路的濾波效果,。