1.5.2　交流电

交流电是指方向和大小都随时间周期性变化的电压或电流。交流电的类型很多，其中最常见的是正弦交流电，因此这里就以正弦交流电为例来介绍交流电。

1. 正弦交流电

正弦交流电的符号、电路和波形如图1-19所示。

以图（b）来说明图（c）所示正弦交流电波形：

① 在0～t1期间：交流电源e的电压极性是上正下负，电流I的方向是：交流电源上正→电阻R→交流电源下负，并且电流I逐渐增大，在图（c）中用波形逐渐上升表示，在t1时刻电流达到最大值。

② 在t1～t2期间：交流电源e的电压极性仍是上正下负，电流I的方向仍是：交流电源上正→电阻R→交流电源下负，但电流I逐渐减小，在图（c）中用波形逐渐下降表示，在t2时刻电流为0。

③ 在t2～t3期间：交流电源e的电压极性变为上负下正，电流I的方向也发生改变，图（c）中的交流电波形由t轴上方转到下方表示电流方向发生改变，电流I的方向是：交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐增大，在t3时刻反方向的电流达到最大值。

④ 在t3～t4期间：交流电源e的电压极性仍为上负下正，电流仍是反方向，电流的方向是：交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐减小，在t4时刻电流减小到0。

在t4时刻以后，交流电源的电流大小和方向变化与0～t4期间变化相同。实际上，交流电源不但电流大小和方向按正弦波变化，其电压大小和方向变化也按正弦波变化。

2. 周期和频率

正弦交流电的正、负极性是不断重复变化的，其变化快慢可用周期或频率来表示，如图1-20所示。

（1）周期

交流电变化过程是不断重复的，交流电重复变化一次所需的时间称为周期，用T表示，单位是秒（s）。图1-20所示交流电的周期为T=0.02s，说明该交流电每隔0.02s就会重复变化一次。

（2）频率

交流电在每秒内重复变化的次数称为频率，用f表示，它是周期的倒数，即

频率的单位是赫兹（Hz）。图1-20所示交流电的周期T=0.02s，那么它的频率f=1/T=1/0.02s=50Hz。该交流电的频率f=50Hz，说明在1s内交流电重复0～t4这个过程50次。交流电变化越快，变化一次所需的时间越短，周期就越短，频率就越高。

3. 瞬时值和有效值

（1）瞬时值

交流电的大小和方向是不断变化的，交流电在某一时刻的值称为该时刻的瞬时值。以图1-20所示的交流电压为例，它在时刻的瞬时值为（约为311V），该值为最大瞬时值；在时刻瞬时值为0V，该值为最小瞬时值。

（2）有效值

交流电的大小和方向是不断变化的，这给电路计算和测量带来不便，为此引入了有效值的概念。下面以图1-21所示电路来说明有效值的含义。

图1-21所示两个电路中的电热丝完全一样，现分别给电热丝通交流电和直流电，如果两电路通电时间相同，并且电热丝发出热量也相同，对电热丝来说，这里的交流电和直流电是等效的，那么就将图（b）中直流电的电压值和电流值分别称为图（a）中交流电的有效电压值和有效电流值。

市电电压220V指的就是有效值，其含义是虽然交流电压时刻变化，但它的效果与220V直流电是一样的。没有特别说明时，交流电的大小通常是指有效值，测量仪表的测量值一般也是指有效值。正弦交流电的有效值与瞬时最大值的关系是

例如，市电的有效电压值为220V，它的最大瞬时电压值=。