交流電（AC）是指電流的大小和方向都呈周期性變化。由于周期電流在一個(gè)周期內(nèi)的移動(dòng)平均值為零，所以稱為交流電或簡(jiǎn)稱AC。與直流電不同，它的方向是相同的。通常波形是正弦曲線。交流電可以有效地傳輸電力。但實(shí)際上，也有其他波形使用，例如三角波和方波。生活中使用的市電就是正弦波形的交流電。

第一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)明者是法國(guó)工程師 AM Pixie (1832)

其中應(yīng)用最為廣泛的是正弦交流電，其它非正弦交流電經(jīng)過數(shù)學(xué)處理后一般都可以變換為正弦交流電的疊加。正弦電流（又稱簡(jiǎn)諧電流）是時(shí)間的簡(jiǎn)單諧波函數(shù)。

當(dāng)閉合線圈在均勻磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸作勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生大小和方向周期性變化的正弦交流電流。

現(xiàn)在使用的交流電一般頻率為50Hz。

我們常見的電燈、電動(dòng)機(jī)等所用的電都是交流電網(wǎng)校哪個(gè)好，實(shí)際中用符號(hào)“～”來(lái)表示交流電。

電流隨時(shí)間變化的規(guī)律表明，正弦交流電有三個(gè)要素：最大值（有效值）、周期（頻率或角頻率）和相位（起始相位）。交流電要討論的基本問題是電路中電流與電壓的關(guān)系以及功率（或能量）的分配。由于交流電具有隨時(shí)間變化的特性，因此產(chǎn)生了一系列不同于直流電路的特性。交流電路中使用的元件不僅有電阻，還有電容和電感。使用的元件越多，現(xiàn)象??和規(guī)律就越復(fù)雜。

交流電頻率周期

頻率是一個(gè)物理量，表示交流電隨時(shí)間變化的速度。即交流電每秒鐘變化的次數(shù)稱為頻率，用符號(hào)f表示。它的單位是周/秒，又稱赫茲，通常用“Hz”表示，簡(jiǎn)寫為周或赫茲。例如，市電是50周交流電，它的頻率為f=50周/秒。對(duì)于更高的頻率，也可以用千周（kC）和兆周（MC）作為頻率的單位。1千周（kC）=10^3周/秒1兆周（MC）=10^3千周（kC）=10^6周/秒

例如，我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)頻率為20.009兆赫，也就是說(shuō)它發(fā)射的是每秒變化20.009×10^6次的交流信號(hào)。在交流正弦電流表達(dá)式中，i=Asin(ωt+φ)中的ω稱為角頻率，也是反映交流電隨時(shí)間變化快慢的物理量。角頻率與頻率的關(guān)系為ω=2πf。

交流電隨時(shí)間變化的速度，也可以用周期這個(gè)物理量來(lái)描述。交流電變化一次所需的時(shí)間叫周期，用符號(hào)T表示。周期的單位是秒。顯然，周期和頻率互為倒數(shù)，即T=1/f

由此可以看出，交流電隨時(shí)間變化越快，它的頻率f就越高，周期T就越短；反之，頻率f越低，周期T就越長(zhǎng)。

λ=c/f，T=1/f

交流峰值

簡(jiǎn)諧函數(shù)（也稱簡(jiǎn)諧量）是時(shí)間的周期函數(shù)，其簡(jiǎn)諧電流i=Asin（ωt+φ）

式中的A稱為電流的峰值，i為瞬時(shí)值。需要注意的是，峰值和相位是根據(jù)上式中A為正值的要求來(lái)定義的。例如，對(duì)于函數(shù)i=-5sin(ωt+α)，其形式如下：

峰值不應(yīng)該認(rèn)為是-5，初相應(yīng)該是+α，但函數(shù)應(yīng)該寫成i=5sin（ωt+α+π）

可以看出它的峰值是5，初相位為α+π。

交流電

在交流電中，電流和電壓是隨時(shí)間變化的，因此電流與電壓乘積所表示的功率也會(huì)隨時(shí)間變化。交流功率可分為：瞬時(shí)功率、有功功率、視在功率（也稱總功率）和無(wú)功功率。 （1）瞬時(shí)功率（Pt）。瞬時(shí)電流與電壓的乘積所表示的功率。Pt=i（t）·u（t），隨時(shí)間變化。對(duì)任何電路，i與ui（t）之間存在相位差=Imsinωt，u（t）=Umsin（ωt+φ）。

即在純電阻電路中，電流與電壓無(wú)相位差，即φ=0，瞬時(shí)功率Pt=IU

位時(shí)間內(nèi)使用的能量，或一個(gè)周期內(nèi)使用的能量與時(shí)間的比率。在純電阻電路中，

純電阻電路中有功功率的計(jì)算方法與直流電路中功率的計(jì)算方法完全相同，電壓和電流都采用有效值計(jì)算。

以上說(shuō)明電感電路和電容電路中的能量只能在電路內(nèi)部進(jìn)行交換，即電容與電源之間、電感與電源之間進(jìn)行能量交換，與外界無(wú)任何能量交換，所以它們的有功功率為零。一般電路的平均功率為

（3）視在功率（S）。在交流電路中，電流與電壓有效值的乘積叫視在功率，即S=IU。它可用來(lái)表示電器本身允許使用的最大功率（即容量）。（4）無(wú)功功率（Q）。在交流電路中，電流與電壓有效值與它們的相位差φ的正弦值的乘積叫無(wú)功功率，即Q=IUsinφ。它與電路中實(shí)際消耗的功率無(wú)關(guān)功的計(jì)算公式，只表示電容、電感與電源之間能量交換的尺度。有功功率、無(wú)功功率、視在功率之間的關(guān)系，可用圖3-57所示的“功率三角形”來(lái)表示。

交流電的分類：?jiǎn)沃C波交流電

根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)原理，周期函數(shù)可以展開成由正弦函數(shù)和余弦函數(shù)組成的無(wú)限級(jí)數(shù)，任何非諧波交流電也可以分解成一系列諧波正弦和余弦交流電的合成。

頻率

交流電的頻率是指單位時(shí)間內(nèi)周期性變化的次數(shù)，其單位為赫茲（Hz），與周期成反比。日常生活中交流電的頻率一般為50Hz，而無(wú)線電技術(shù)中涉及的交流電頻率一般較高，達(dá)到千赫茲（KHz）甚至兆赫茲（MHz）的量度。

折疊峰值和 RMS 值

正、余弦交流電的峰值對(duì)應(yīng)的是幅值，有效值相當(dāng)于在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生等效焦耳熱的直流電流的大小。正、余弦交流電的峰值與有效值的關(guān)系為：

：

例如城市家庭用電220伏代表有效值，而其峰值約為311伏。

交流電力傳輸

交流電在電力的傳輸中被廣泛應(yīng)用，因?yàn)樵谝郧暗募夹g(shù)條件下交流電比直流電的效率要高。傳輸電流在導(dǎo)線上耗散的功率可用P= I2R（功率=電流平方×電阻）來(lái)計(jì)算。顯然，要減少能量的損耗，就要減小傳輸電流或者導(dǎo)線的電阻。由于成本和技術(shù)的限制，目前使用的輸電線（如銅線）的電阻很難減小，所以減小傳輸電流是唯一有效的方法。根據(jù)P=IU（功率=電流×電壓，其實(shí)有效功率P= IUcosφ），提高電網(wǎng)的電壓就可以減少導(dǎo)線中的電流，達(dá)到節(jié)能的目的。

交流電易于升降壓的特點(diǎn)，正好適合高壓輸電。使用簡(jiǎn)單的升壓變壓器，交流電就可升壓到幾千伏至幾十萬(wàn)伏，這樣，導(dǎo)線上的電能損耗就很小。在城市中，一般都用降壓變壓器，將電壓降至幾萬(wàn)伏至幾千伏以確保安全，再降到市電電壓（國(guó)內(nèi)及香港為220V）或適合電器使用的電壓后才可入戶。常用的交流電為三相交流電，其電纜有三根火線和一根公共地線，三根火線上的正弦波相位相差120°功的計(jì)算公式，對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，只使用一根或兩根相線（其中一根需加零線）。

近年來(lái)，直流變壓及輸電技術(shù)有了很大進(jìn)步，高壓直流輸電的損耗會(huì)比較小，因此有望在未來(lái)取代交流，解決交流的安全性及交直轉(zhuǎn)換問題。