交流電

对路灯而拍的长时间曝光照片。由于电压的变化，交流電灯光留下的线条是虚线。

交流電的波形

交流電（英语：Alternating Current，簡寫AC）是指大小和方向都發生週期性變化的電流，因為週期電流在一個週期內的運行平均值為零，稱為交變電流或簡稱交流電。不同于方向不随时间发生改变的直流電。

通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有應用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。

發展歷史

交流電由發明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）所最先研製，1888年，特斯拉獲得西屋公司（Westinghouse）的企業家乔治·威斯汀豪斯（George Westinghouse）的支持，展開為期6年的交流電研製。

再過了半年後，即替他研製的“交流電發電機”取得專利，並在美國電機工程師學會（American Institute of Electrical Engineers）邀請發表和示範講解「交流電」發電的研究成果。

而威廉·史坦雷設計出第一個有實用價值的又有效的裝置去轉換交流電變壓器。

简谐交流电

根据傅里叶级数的原理，周期函数都可以展开为以正弦函数、余弦函数组成的无穷级数，任何非简谐的交流电也可以分解为一系列简谐正余弦交流电的合成。

频率

交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz），与周期成倒数关系。日常生活中的交流电的频率一般为50赫兹或60赫茲，而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大，达到千赫兹（KHz）甚至兆赫兹（MHz）的度量。

峰值和有效值

正余弦交流电的峰值与振幅相对应，而有效值大小则由相同时间内产生相当焦耳热的直流电的大小来等效。交流电峰值与方均根值（有效值）的关系为$V_{peak}=\sqrt{2}V_{rms}$。市電220伏特表示方均根值，其峰值约为311伏特。

交流电力传输

交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。传输的电流在导线上的耗散功率可用$P=I^2 R$（功率＝电流的平方×电阻）求得，显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。由于成本和技术所限，很难降低目前使用的输电线路（如铜线）的电阻，所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IV（功率=电流×电压，实际上有效功率$P = IU \cos\phi$），提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达到节约能源的目的。

而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特，从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全，在进户之前再次降低至市电电压（中國、香港220V）或者适用的电压供用电器使用。 一般使用的交流电为三相交流电，其电缆有三条火线和一条公共地线，三条火线上的正弦波各有120°之相位差。对于一般用户只使用其中的一或两条相线（一条时需要零线）。

近年来直流變壓及输电技术取得了长足的发展，而高壓直流輸電的浪費會比較小；因此未来有望取代交流电以解决交流电的安全性和交直流转换问题。

參看

• 直流電
• 三相交流電
• 輸電系統

外部連結

• "Alternating Current: Alternating Current". Interactive Java tutorial explaining alternating current. (National High Magnetic Field Laboratory）
• "AC/DC: What's the Difference?". Edison's Miracle of Light, American Experience. (PBS)
• "AC/DC: Inside the AC Generator". Edison's Miracle of Light, American Experience. (PBS)
• Kuphaldt, Tony R., "Lessons In Electric Circuits : Volume II - AC". March 8, 2003. (Design Science License)
• Nave, C. R., "Alternating Current Circuits Concepts". HyperPhysics.
• "Alternating Current（AC）". Magnetic Particle Inspection, Nondestructive Testing Encyclopedia.
• "Alternating current". Analog Process Control Services.
• Hiob, Eric, "An Application of Trigonometry and Vectors to Alternating Current". British Columbia Institute of Technology, 2004.
• "Introduction to alternating current and transformers". Integrated Publishing.
• "Wind Energy Reference Manual Part 4: Electricity". Danish Wind Industry Association, 2003.
• Chan. Keelin, "Alternating current Tools". JC Physics, 2002.
• Williams, Trip "Kingpin", "Understanding Alternating Current, Some more power concepts".
• "Table of Voltage, Frequency, TV Broadcasting system, Radio Broadcasting, by Country".
• Professor Mark Csele's tour of the 25 Hz Rankine generating station
• 50/60 hertz information
• AC circuits Animations and explanations of vector（phasor）representation of RLC circuits
• Blalock, Thomas J., "The Frequency Changer Era: Interconnecting Systems of Varying Cycles". The history of various frequencies and interconversion schemes in the US at the beginning of the 20th century