第一节 概述

一、什么是交流电

交变电动势、交变电压、交变电流统称为交流电，其大小与方向随时间做周期性的变化。

现代生产和生活中用电大多属于交流电。交流电在其电能的产生、输送和使用方面，都有很大的优越性。例如，交流供电系统可以利用变压器方便而又经济地升高或降低电压，远距离输电时采用较高的电压可减少线路上电能损失；而用户采用较低的电压，既安全又可降低电气设备的绝缘费用。又如，广泛应用的交流异步电动机与同一功率的直流电动机相比，具有构造简单、价格低廉、运行可靠、维护方便等优点。

目前一些需用直流的场合，如城市交通用的电车，以及工业用的电解和电镀等，也是利用整流设备将交流电转变为直流电。

二、交流电的描述

交流电循环变化一周的时间称为周期，用T表示。周期的单位是秒（s）。1s内含有的周期数称为频率，用f（frequency）表示。频率的单位是赫兹（Hz），简称赫。由定义可知，频率与周期互为倒数：

我国发电厂发出的交流电的频率是50Hz，称为工业标准频率，简称工频。工频交流电的周期=0.02s=20ms。扩音机中放大的音频电流，频率约从十几赫到两万赫，其周期约从几十毫秒到50ms。

对应于某一时刻t交变电流的值i称为该电流在t时刻的瞬时值。例如，设t=t₁时i=i₁；t=t₂时i=i₂，…，则i₁、i₂、…就是对应时刻t₁、t₂、…的电流瞬时值。一般地，电流i是时间t的函数：i=i（t）。规定用小写字母表示交流电的瞬时值，交变电动势、交变电压分别用e、u来表示。在一个周期内，交流电瞬时值出现的最大绝对值称为最大值或振幅（有时也称幅值或峰值）。最大值用大写字母加下标仍来表示，如E_m、U_m、I_m。

电工技术中普遍采用随时间按正弦规律变化的交流电，称之为正弦交流电。正弦交流电可用正弦曲线表示，如图2-1b所示。由于交流电的方向是周期性变化的，我们必须在电路中事先选定交流电的正方向，如图2-1a电路图中的两箭头分别指示e和i的正方向。当电流瞬时值为正值，即电流方向与其正方向一致时，曲线就处于横坐标轴的上方；当电流瞬时值为负，即其方向与正方向相反时，曲线就处于横坐标轴的下方。

图2-1 正弦交流电的正方向及正弦曲线

在交流电路中，电流是时刻变化的，这时通过电路横截面的电量q与相应时间t的比值不是电流的瞬时值，而只是时间t内的电流平均值。假设在一段很短的时间Δt内有电量Δq通过电路的横截面，则比值Δq/Δt是时间Δt内通过该截面的电流平均值。当Δt→0时，这个比值的极限就是通过该截面的电流在该时刻的瞬时值，即

【专业指导】 在实际测量中，Δq和Δt是多少，这要取决于测量设备的最小测量时间，当设备的采样时间Δt可以很小时，就可以认为Δt接近dt，Δq接近于dq，这时i即可求出。