交流電
簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流。我國交流電供電的標準頻率規(guī)定為50赫茲。交流電隨時間變化的形式可以是多種多樣的。不同變化形式的交流電其應用范圍和產(chǎn)生的效果也是不同的。以正弦交流電應用最為廣泛，且其他非正弦交流電一般都可以經(jīng)過數(shù)學處理后，化成為正弦交流電的迭加。正弦電流（又稱簡諧電流），是時間的簡諧函數(shù)
i=Imsin（ωt+φ0）
當線圈在磁場中勻速轉動時，線圈里就產(chǎn)生大小和方向作周期性改變的交流電。
現(xiàn)在使用的交流電，一般是方向和強度每秒改變50赫茲。
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i隨時間的變化規(guī)律，由此看出：正弦交流電需用頻率、峰值和位相三個物理量來描述。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關系以及功率（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)律就復雜了。
【交流電的頻率和周期】頻率是表示交流電隨時間變化快慢的物理量。即交流電每秒鐘變化的次數(shù)叫頻率，用符號f表示。它的單位為周／秒，也稱赫茲常用“Hz”表示，簡稱周或赫。例如市電是50周的交流電，其頻率即為f=50周／秒。對較高的頻率還可用千周（kC）和兆周（MC）作為頻率的單位。
1千周（kC）=103周／秒
1兆周（MC）=10千周（kC）=106周／秒
例如，我國第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)出的訊號頻率是20.009兆周，亦即它發(fā)出的是每秒鐘變化20.009×106次的交變訊號。交流電正弦電流的表示式中I = Imsin（ωt+φ0）中的ω稱為角頻率，它也是反映交流電隨時間變化的快慢的物理量。角頻率和頻率的關系為
ω=2πf。
交流電隨時間變化的快慢還可以用周期這個物理量來描述。交流電變化一次所需要的時間叫周期，用符號T表示。周期的單位是秒。顯然，周期和頻率互為例數(shù)，即
由此可見，交流電隨時間變化越快，其頻率f越高，周期 T越短；反之，頻率f越低，周期T越長。
【交流電流的峰值】 簡諧函數(shù)（又稱簡諧量）是時間的周期函數(shù)。其簡諧電流
i=Imsin（εt＋α）
中的Im叫做電流的峰值，i為瞬時值。應該指出，峰值和位相是按上式中Im為正值的要求定義的。如對下面形式的函數(shù)
i=-5sin（ωt+α）
不應認為峰值為-5、初相為+α，而應把函數(shù)先寫成
i=5sin（ωt+α+π）
從而看出其峰值為5，初位相為α＋π。
【交流電流的有效值】在交流電變化的一個周期內(nèi)，交流電流在電阻R上產(chǎn)生的熱量相當于多大數(shù)值的直流電流在該電阻上所產(chǎn)生的熱量，此直流電流的數(shù)值就是該交流電流的有效值。例如在同樣兩個電阻內(nèi)，分別通以交流電i（t）和直流電I，通電時間相同，如果它們產(chǎn)生的總熱量相等，則說這兩個電流是等效的。交流電的有效值通常用U或（I）來表示。U表示等效電壓，I表示等效電流。設一電阻R，通以交流電i，在很短的一段時間dt內(nèi)，流經(jīng)電阻R的交流電可認為是恒定的，因此在這很短的時間內(nèi)在R上產(chǎn)生的熱量
dW=i2Rdt
在一個周期內(nèi)交流電在電阻上產(chǎn)生的總熱量
而直流電I在同一時間T內(nèi)在該電阻上產(chǎn)生的熱量
W=I2RT
根據(jù)有效值的定義有
所以有效值
根據(jù)上式，有時也把有效值稱為“平均根值”。對正弦交流電，有i=Imsinωt，故
而其中
可見正弦交流電的有效值等于峰值的0.707倍。通常，交流電表都是按有效值來刻度的。一般不作特別說明時，交流電的大小均是指有效值。例如市電220伏特，就是指其有效值為220伏特，
【交流電的平均值】交流電在半周期內(nèi)，通過電路中導體橫截面的電量Q和其一直流電在同樣時間內(nèi)通過該電路中導體橫截面的電量相等時，這個直流電的數(shù)值就稱為該交流電在半周期內(nèi)的平均值。
對正弦交流電流，即i=Imsinωt，則平均值與峰值的關系為
故，正弦交流電的平均值等于峰值的0.637倍。對正弦交流電來說在上半周期內(nèi)，一定量的電量以某一方向流經(jīng)導體的橫截面，在下半周期內(nèi)，同樣的電量卻以相反的方向流經(jīng)導體的橫截面。因而在一個周期內(nèi)，流經(jīng)導體橫截面的總電量等于零，所以在一個周期內(nèi)正弦交流電的電流平均值等于零。如果直接用磁電式電表來測量交流電流，將發(fā)現(xiàn)電表指針并不發(fā)生偏轉。這是因為交流電流一會兒正，一會兒為負，磁電式電表的指針無法適應。如果附有整流器的磁電式電表（例如萬用電表中的交流檔）接入交流電路中如圖3－46所示。那么在一周期內(nèi)，只有正半周的電流通過電表，如圖3－47中的實線所示，負半周期電流則過二極管D2而不通過表，圖3－47中的虛線所示。在一周期內(nèi)通過電表的電流平均值為
即半波整流后交流電的平均值和最大值的關系為
而交流電的有效值和最大值的關系為
所以
即正弦交流電經(jīng)半波整流后的平均值只有有效值的0.45倍。
【交流電路中的電阻】純電阻電路是最簡單的一種交流電路。白熾燈、電爐、電烙鐵等的電路都可以看成是純電阻電路。雖然純電阻的電壓和電流都隨時間而變，但對同一時刻，歐姆定律仍然成立，即的波形如圖3－49b所示。對純電阻電路有：（1）通過電阻R的電流和電壓的頻率相同；（2）通過電阻R的電流峰值和電壓峰值的關系是
的電流和電壓同位相。
具體參見