交流电路

定义

正文

周期电流可以表示为 i=f(t)=f(t+kT)　 (1) 式中k为整数。一周期电流i可表示为时间t的周期性函数。在一时刻i的数值称为电流在该时刻的瞬时值。式(1)中的T是周期电流重复其变动的最小时间间隔，称为周期。每单位长时间内电流变动的周期数f=1/T，称为频率。其单位为秒-1，称为赫(Hz)。

中国电力系统的标准频率为50赫。有的国家（如美国）电力系统的标准频率为60赫。这一频率称为工业频率，简称工频。在目前的科技领域从远低于1赫到约1012赫的交流电都有着应用。

交流电的产生 　交流电的产生主要有两类方式，一类是用交流发电机产生，另一类是用含电子器件如电子管、半导体晶体管的电子振荡器产生。

交流发电机利用电磁感应的原理产生交流电。由原动机带动的发电机转子上有由直流励磁的磁极，转子外的定子内侧上设有固定的导体线圈。当转子以一定转速旋转时,线圈回路中的磁通因磁极旋转而周期地变化,于是线圈中便有交流电动势发生。发电机输出的电能是由输入到原动机的能量（如对汽轮机是热能、对水轮机是水的势能）转换而得来的。这种发电机是以一定的转速n（转/分）旋转的，称为同步发电机，它发出的交流电的频率是f=Pn/60,P是发电机转子的极对数。由于转子的转速受到机械强度的限制，所以用发电机产生的交流电的频率,一般都在10000赫以下。电力系统中的交流电都是利用交流同步发电机产生的。高频的交流电一般都是用电子振荡器来产生的。作为能源使用的交流电几乎都是以这两类方式来产生的。此外，还有如压电晶体那样的器件能在受声波或机械振动作用时产生交流电，由这类器件能获得的电功率不大，可以作为电信号源用于检测等目的。

交流电的有效值 　工程上常用交流电的有效值衡量交流电的量值。周期性交流电流的有效值的定义如下：若一周期性电流i流经一线性非时变电阻R在一周期内所消耗的电能与一直流电流I 流经同一电阻值的电阻在一周期内所消耗的电能相等，则此直流电流的量值就被定义为该交流电流的有效值。据此有

(2)

于是

(3)

即一周期性电流的有效值等于该电流的方均根值。对于周期性电压u可同样定义其有效值

(4)

电工中常用的磁电式、电动力式测量交流电流(电压)的仪表均指示其所测量的有效值。

正弦电流 　正弦电流的数学表达式是 i=Imsin(ωt+ψ)　(5)其中Im是电流的最大值，即幅值,ω=2πf是交流电的角频率，ωt+ψ称为i在时刻t的相位，ψ即是i在t=0时刻的相位，叫做初相位或初相角。随时间作正弦式变化的物理量如电压、磁通、电荷等都有与式(5) 相似的表达式。由式(3)得，正弦电流的有效值是

正弦交流电路 　在同一频率的正弦式电源激励下处在稳态的线性时不变电路。正弦交流电路中的所有各电压、电流都是与电源同频率的正弦量。

交流电具有许多技术上、经济上的优越性，这主要表现在：利用变压器变换交流电压，可以大量地远距离地传输电能，而且也便于使用；利用整流设备可以方便地从交流电获得直流电；交流电机的结构比

交流电机简单；在通信技术中可利用交流电实现信息的传输等等。所以，对交流电路的研究有着重要的意义。

正弦交流电路理论在交流电路理论中居于重要地位。许多实际的电路，例如稳态下的交流电力网络，就工作在正弦稳态下，所以经常用正弦交流电路构成它们的电路模型，用正弦交流电路的理论进行分析。而且，对于一线性时不变电路，如果知道它在任何频率下的正弦稳态响应，原则上便可求得它在任何激励下的响应。

正弦交流电路的方程可由基尔霍夫定律和电路元件方程导出，一般是一组线性常系数微分方程。一正弦交流电路的稳态就由相应的电路方程的与电源同频率的周期解表示。正弦交流电路分析的任务就是求出电路方程组的这种特解。计算正弦交流电路最常用的方法是相量法。运用这一方法，可以将电路的微分方程组变换成相应的复数的线性代数方程组，使求解的工作大为简化。

对于非正弦周期性交流电路，运用谐波分析方法和叠加原理，便可分析其中的稳态。

相关词条

晶体二极管 继电器 电动机 半导体 非正弦周期电路 示波器 整流电路 电路 相量法 开关电源