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'''交流电'''简称为AC。交流电也称“交变电流”,简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。但实际上还有应用其他的波形,例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网,2017年12月25日</ref>
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'''交流电'''(''' alternating current''' ), 简称为AC。交流电也称“交变电流”,简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的[[ 电压]] [[ 电流]] 。它的最基本的形式是正弦电流。但实际上还有应用其他的波形,例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网,2017年12月25日</ref>
  
 当发现了电磁感应后,产生交流电流的方法则被发现。早期的成品由尼古拉·特斯拉、迈克尔·法拉第与波利特·皮克西等人开发出来。其中,波利特·皮克西在1832年基于迈克尔·法拉第的原理制造了第一台交流电机。
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 当发现了[[ 电磁感应]] 后,产生交流电流的方法则被发现。早期的成品由[[ 尼古拉·特斯拉]] [[ 迈克尔·法拉第]] [[ 波利特·皮克西]] 等人开发出来。其中,波利特·皮克西在1832年基于迈克尔·法拉第的原理制造了第一台交流[[ 电机]]
  
 
=='''基本信息'''==
 
=='''基本信息'''==
[[File:王振耀.jpg|缩略图|居中|250px|[http://pic8.nipic.com/20100621/2163148_003328533247_2.jpg 原图链接][http://www.nipic.com/show/3317755.html 图片来源于呢图网]]]
 
 
 
 中文名:交流电
 
 中文名:交流电
  
 
 外文名:Alternating Current
 
 外文名:Alternating Current
  
 产生原理 :电磁感应原理
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 产生原理 :[[ 电磁感应原理]]
  
 
 工频  : 50Hz
 
 工频  : 50Hz
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[[File:ZXXKCOM201708311102370199406.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=1e9b0487c47b21365124ba72e7222335&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=d92315f007723f4e&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]]
 
[[File:ZXXKCOM201708311102370199406.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=1e9b0487c47b21365124ba72e7222335&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=d92315f007723f4e&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]]
 
   
 
   
 当发现了电磁感应后,产生交流电流的方法就被知晓。早期的成品由英国人麦可·法拉第(Michael Faraday)与法国人波利特·皮克西(Hippolyte Pixii)等人开发出来。
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 当发现了[[ 电磁感应]] 后,产生交流[[ 电流]] 的方法就被知晓。早期的成品由[[ 英国]] [[ 麦可·法拉第]] (Michael Faraday)与[[ 法国]] [[ 波利特·皮克西]] (Hippolyte Pixii)等人开发出来。
  
1882年,英国电工詹姆斯·戈登建造了大型双相交流发电机。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂(Sebastian Ziani de Ferranti)开发早期交流发电机,频率介于100赫兹至300赫兹之间。
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1882年,[[ 英国]] 电工[[ 詹姆斯·戈登]] 建造了大型双相交流[[ 发电机]] 。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂(Sebastian Ziani de Ferranti)开发早期交流发电机,[[ 频率]] 介于100[[ 赫兹]] 至300赫兹之间。
  
1891年,尼古拉·特斯拉取得了交流发电机的专利。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网,2017年12月25日</ref>
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1891年,[[ 尼古拉·特斯拉]] 取得了交流[[ 发电机]] 的专利。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网,2017年12月25日</ref>
  
1891年后,多相交流发电机被用来供应电流,此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间,搭配弧光灯、白炽灯或电动机使用。
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1891年后,多相交流发电机被用来供应[[ 电流]] ,此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间,搭配[[ 弧光灯]] [[ 白炽灯]] [[ 电动机]] 使用。
  
 根据电磁感应定律,当导体周围的磁场发生变化,感应电流在导体中产生。通常情况下,旋转磁体称为转子,导体绕在铁芯上的线圈内的固定组,称为定子,当其跨越磁场时,便产生电流。产生交流电的基本机械称为交流发电机。
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 根据[[ 电磁感应定律]] ,当导体周围的[[ 磁场]] 发生变化,感应电流在导体中产生。通常情况下,旋转磁体称为转子,导体绕在[[ 铁芯]] 上的线圈内的固定组,称为定子,当其跨越磁场时,便产生电流。产生交流电的基本机械称为交流发电机。
  
 
=='''产生原理'''==
 
=='''产生原理'''==
 
[[File:20110208203104-2094002365.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=82c3e1ed3fcf348a08ad1ea82d0efdf4&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=ae6ee2d77c130b51&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]]
 
[[File:20110208203104-2094002365.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=82c3e1ed3fcf348a08ad1ea82d0efdf4&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=ae6ee2d77c130b51&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]]
 
   
 
   
 交流电是根据电磁感应原理产生的,当闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,线圈里就产生大小和方向作周期性改变的正弦交流电。
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 交流电是根据[[ 电磁感应原理]] 产生的,当闭合线圈在匀强[[ 磁场]] 中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,线圈里就产生大小和方向作周期性改变的正弦交流电。
  
 
 交流电(alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-]),简称为AC。交流电也称“交变电流”,简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。
 
 交流电(alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-]),简称为AC。交流电也称“交变电流”,简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。
  
 将一个可以绕固定转动轴转动的单匝线 圈abcd 放置在匀强磁场中,为了避免在线圈转动过程中,两根引出的导线扭绞在一起,把线圈两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上,铜环通过电刷与外电路连接。当线圈abcd在外力作用下,在匀强磁场中以角速度匀速转动时,线圈的ab边和cd边作切割磁感线运动,线圈中产生感应电动势。如果外电路是闭合的,闭合回路中将产生感应电流。ad和bc边的运动不切割磁感线,则不产生感应电流。
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 将一个可以绕固定转动轴转动的单匝[[ 线 圈]]abcd 放置在匀强磁场中,为了避免在线圈转动过程中,两根引出的导线扭绞在一起,把线圈两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上,铜环通过[[ 电刷]] 与外电路连接。当线圈abcd在外力作用下,在匀强磁场中以角速度匀速转动时,线圈的ab边和cd边作切割[[ 磁感线]] 运动,线圈中产生感应[[ 电动势]] 。如果外电路是闭合的,闭合回路中将产生感应[[ 电流]] 。ad和bc边的运动不切割磁感线,则不产生感应电流。
  
 发电机产生的电动势按正弦规律变化,可以向外电路输送正弦交流电。应当指出,实际的发电机构造比较复杂,线圈匝数很多,而且嵌在硅钢片制成的铁心上,叫做电枢;磁极是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式,即电枢不动,磁极转动。<ref>[http://www.360doc.com/content/18/0706/20/31717958_768380652.shtml 正弦交流电的产生],个人图书馆网,2018-07-06</ref>
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 发电机产生的电动势按正弦规律变化,可以向外电路输送[[ 正弦交流电]] 。应当指出,实际的[[ 发电机]] 构造比较复杂,线圈匝数很多,而且嵌在[[ 硅钢片]] 制成的铁心上,叫做电枢;磁极是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式,即电枢不动,磁极转动。<ref>[http://www.360doc.com/content/18/0706/20/31717958_768380652.shtml 正弦交流电的产生],个人图书馆网,2018-07-06</ref>
  
 
=='''正弦交流电的表示方法'''==
 
=='''正弦交流电的表示方法'''==
 
[[File:1 171026084557 1.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=8e3919baa3e0da2cb940db850038440a&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 图片来源于日图科技网]]]
 
[[File:1 171026084557 1.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=8e3919baa3e0da2cb940db850038440a&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 图片来源于日图科技网]]]
 
   
 
   
 大小与方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势,在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示
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 大小与方向均随时间按正弦规律做周期性变化的[[ 电流]] [[ 电压]] [[ 电动势]] 叫做正弦交流电流、电压、电动势,在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示
  
 
i(t)=Imsin(ωt+ji0)
 
i(t)=Imsin(ωt+ji0)
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e(t)=Emsin(ωt+je0)
 
e(t)=Emsin(ωt+je0)
  
 式中,Im、Um、Em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做峰值或最大值),电流的单位为安培(A),电压和电动势的单位为伏特(V);ω叫做交流电的角频率,单位为弧度/秒(rad/s),它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度;ji0、ju0、je0分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相,单位为弧度rad或度(0)
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 式中,Im、Um、Em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做峰值或最大值),电流的单位为[[ 安培]](A),电压和电动势的单位为[[ 伏特]](V);ω叫做交流电的角频率,单位为弧度/秒(rad/s),它表征正弦交流电流每秒内变化的[[ 电角度]];ji0、ju0、je0分别叫做电流、电压、电动势的初[[ 相位]] 或初相,单位为弧度rad或度(0)
  
 正弦交流电的三要素: 最大值、 角频率、 初相位(初相)
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 正弦交流电的三要素: 最大值、 [[ 角频率]] 、 初相位(初相)
  
 
=='''主要参数'''==
 
=='''主要参数'''==
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 最大值一般用大写英文字母加右下标 Em、Um、Im来表示。
 
 最大值一般用大写英文字母加右下标 Em、Um、Im来表示。
  
3、有效值: 在交流电变化的一个周期内,交流电流在电 阻R 上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的热量,此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。<ref>[http://gaozhongwuli.com/zongjie/x32/481787.html 交流电的产生],高中物理网</ref>
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3、有效值: 交流电的有效值是通过热效应来定义的。 在交流电变化的一个周期内,交流电流在[[ 阻]]R 上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的[[ 热量]] ,此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。<ref>
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[http://gaozhongwuli.com/zongjie/x32/481787.html 交流电的产生],高中物理网</ref>
  
 通常,交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时,交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特,就是指其有效值为220伏特。
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  有效值一般用大写英文字母E、 U、 I表示。 通常,交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时,交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特,就是指其有效值为220伏特。
  
4、平均值:用交流电的半个周期来计算 。一般用大写英文字母E、 U、 I表示
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4、平均值:用交流电的半个周期来计算。
 
   
 
   
5、周期(Cycle):正弦交流电循环变化一周所需要的时间叫做周期;单位是秒(s) <ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网,2019-10-26</ref>
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5、周期(Cycle):正弦交流电循环变化一周所需要的时间叫做周期;单位是秒(s) <ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网,2019-10-26</ref>
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6、[[频率]](Frequency):正弦交流电在一秒钟内循环变化的周数叫做频率;单位是[[赫兹]](Hz)目前,我国生活工作用电的频率为50Hz。
  
6、频率(Frequency):正弦交流电在一秒钟内循环变化的周数叫做频率;单位是赫兹(Hz)目前,我国生活工作用电的频率为50Hz。
 
 
 
=='''应用'''==
 
=='''应用'''==
 
[[File:C2d26f5c20debce58c27d960d4478d26.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=01088b0172d58c737cd9dbd14c83d6be&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.xianjichina.com/news/details_60154.html 图片来源于贤集网]]]
 
[[File:C2d26f5c20debce58c27d960d4478d26.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=01088b0172d58c737cd9dbd14c83d6be&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.xianjichina.com/news/details_60154.html 图片来源于贤集网]]]
 
   
 
   
 交流电开始得到广泛应用还是在19世纪80年代以后,那时相继发明了变压器、三相制、旋转磁场和异步电动机;交流电路理论也随着这些应用的需要而逐步建立,例如用相量表示正弦量的方法就是1893 年C.P.施泰因梅茨提出的。1907年三极真空管的发明,为产生更高频率的交流电及其在无线电方面的应用提供了条件。  
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 交流电开始得到广泛应用还是在19世纪80年代以后,那时相继发明了[[ 变压器]] 、三相制、旋转[[ 磁场]] 和异步[[ 电动机]] ;交流电路理论也随着这些应用的需要而逐步建立,例如用相量表示正弦量的方法就是1893 年[[C.P.施泰因梅茨]] 提出的。1907年三极[[ 真空]] 管的发明,为产生更高频率的交流电及其在无线电方面的应用提供了条件。  
  
 
 目前,在动力方面,绝大部分电力网都是交流的,因为交流电可以方便地变换电压;交流电机在结构上也比直流电机简单;在需要直流的地方还可以很方便地采用电子整流装置。中国1980年在东北建立的超高压输变电线路就是用的50万伏交流电。  
 
 目前,在动力方面,绝大部分电力网都是交流的,因为交流电可以方便地变换电压;交流电机在结构上也比直流电机简单;在需要直流的地方还可以很方便地采用电子整流装置。中国1980年在东北建立的超高压输变电线路就是用的50万伏交流电。  
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 在信息传输方面也时常用到交流电,例如载波通信的载波电流就是交流电。 <ref>[http://wenda.tianya.cn/question/7e04a2219d78881e 交流电产生和应用],天涯社区网,2009-12-09</ref>
 
 在信息传输方面也时常用到交流电,例如载波通信的载波电流就是交流电。 <ref>[http://wenda.tianya.cn/question/7e04a2219d78881e 交流电产生和应用],天涯社区网,2009-12-09</ref>
  
 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焦耳定律(P =I ²R)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=IU(实际上有功功率 ),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。
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 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[[ 焦耳定律]] (P =I ²R)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=IU(实际上有功[[ 功率]] ),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或者适用的电压供用电器使用。 [1]
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 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或者适用的电压供用电器使用。  
  
 
=='''按相位分类'''==
 
=='''按相位分类'''==
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 目前各国使用的交流电相位主要为单相及三相。
 
 目前各国使用的交流电相位主要为单相及三相。
 
   
 
   
1、三相交流电:  电动势、电压及电流的最大值相等、频率相同,彼此之间有120°相位差的三个正弦交流电。<ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网,2019-10-26</ref>
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1、三相交流电:  电动势、电压及电流的最大值相等、频率相同,彼此之间有120°相位差的三个正弦交流电。<ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网,2019-10-26</ref>
  
 三相交流电,输电时只有三条火线,供电给客户时有三条火线和中线。只使用其中一条相线及中线,便是单相电。火线如果相电压是220V,线电压则是380V。
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 三相交流电,输电时只有三条[[ 火线]] ,供电给客户时有三条火线和[[ 中线]] 。只使用其中一条相线及中线,便是单相电。火线如果相电压是220V,线[[ 电压]] 则是380V。
  
 
 三相电一般为三相四线。三个相线的符号为L1,L2,L3,也可以分别表示为A,B,C,分别代表相线1,相线2,相线3,L为Live Wire的缩写,零线的符号为N,为Neutral Wire的缩写。地线为E,为Earth的缩写。
 
 三相电一般为三相四线。三个相线的符号为L1,L2,L3,也可以分别表示为A,B,C,分别代表相线1,相线2,相线3,L为Live Wire的缩写,零线的符号为N,为Neutral Wire的缩写。地线为E,为Earth的缩写。
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 最早的商用交流电频率是60Hz,电压是110V,由美国西屋电气公司实现,商用交流电网也是在美国首次投入运营,而美国是采用英制单位的,为计算方便故采用了60Hz/110V的规格。
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 最早的商用交流电[[ 频率]] 是60Hz,电压是110V,由美国西屋电气公司实现,商用交流电网也是在美国首次投入运营,而美国是采用英制单位的,为计算方便故采用了60Hz/110V的规格。
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商用交流电大获成功之后,欧洲迅速引进了交流发电、馈电技术,而[[欧洲]]除[[英国]]外均使用公制单位,为计算方便将频率改为了50Hz。后因110V电压较低,电网传输损耗较大,为改善这种状况,在交流电网没有大规模建设因而没有“负担”的欧陆国家采用了220V的电压规格,这是由110V倍压而来,技术改造相对最简单,于是在欧陆国家就形成了220V/50Hz的交流电网标准。
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中国最早的交流电网并没有统一的标准,只是局部的小型电网,设备由各发达工业国提供,规格五花八门,在蒋介石基本统一中国后,选定了[[公制]]为中国的度量衡标准,故电网的建设开始全面转向公制基础。1949年以后,中国的工业化全面转向苏联模式,电网建设也遵照苏联标准,而[[苏联]]采用的也是欧陆标准,于是 220V/50Hz最终定格为中国的电网标准。<ref>[http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpcg/shijian/201209/t20120919_3647627.html 交流电的频率],中国科学院国家授时中心网,2012-09-19</ref>
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=='''相关视频'''==
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1、三相交流电的产生
  
商用 交流电 大获成功之后,欧洲迅速引进了交流发电 馈电技术,而欧洲除英国外均使用公制单位,为计算方便将频率改为了50Hz。后因110V电压较低,电网传输损耗较大,为改善这种状况,在交 流电 网没有大规模建设因而没有“负担”的欧陆国家采用了220V的电压规格,这是由110V倍压而来,技术改造相对最简单,于是在欧陆国家就形成了220V/50Hz的 交流电 网标准。
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2 什么是直 流电交流电
  
中国最早的交 流电 网并没有统一的标准,只是局部的小型电网,设备由各发达工业国提供,规格五花八门,在蒋介石基本统一中国后,选定了公制为中国的度量衡标准,故电网的建设开始全面转向公制基础。1949年以后,中国的工业化全面转向苏联模式,电网建设也遵照苏联标准,而苏联采用的也是欧陆标准,于是 220V/50Hz最终定格为中国的电网标准。<ref>[http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpcg/shijian/201209/t20120919_3647627.html  交流电 的频率],中国科学院国家授时中心网,2012-09-19</ref>
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== '''外部連結''' ==
 
== '''外部連結''' ==
 
*[http://www.civilcn.com/zhishi/jggc/1522219135355469.html  直流电与交流电基础知识]
 
*[http://www.civilcn.com/zhishi/jggc/1522219135355469.html  直流电与交流电基础知识]
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== '''參考來源''' ==
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[[Category:330 物理學總論]]

於 2022年8月17日 (三) 09:06 的最新修訂

交流電

交流電( alternating current ),簡稱為AC。交流電也稱「交變電流」,簡稱「交流」。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓電流。它的最基本的形式是正弦電流。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。[1]

當發現了電磁感應後,產生交流電流的方法則被發現。早期的成品由尼古拉·特斯拉邁克爾·法拉第波利特·皮克西等人開發出來。其中,波利特·皮克西在1832年基於邁克爾·法拉第的原理製造了第一台交流電機

基本信息

中文名:交流電

外文名:Alternating Current

產生原理 :電磁感應原理

工頻 : 50Hz

大小表示: 有效值

發展歷史

當發現了電磁感應後,產生交流電流的方法就被知曉。早期的成品由英國麥可·法拉第(Michael Faraday)與法國波利特·皮克西(Hippolyte Pixii)等人開發出來。

1882年,英國電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發電機。開爾文勳爵與塞巴斯蒂安·費蘭蒂(Sebastian Ziani de Ferranti)開發早期交流發電機,頻率介於100赫茲至300赫茲之間。

1891年,尼古拉·特斯拉取得了交流發電機的專利。[2]

1891年後,多相交流發電機被用來供應電流,此後的交流發電機的交流電流頻率通常設計在16赫茲至100赫茲間,搭配弧光燈白熾燈電動機使用。

根據電磁感應定律,當導體周圍的磁場發生變化,感應電流在導體中產生。通常情況下,旋轉磁體稱為轉子,導體繞在鐵芯上的線圈內的固定組,稱為定子,當其跨越磁場時,便產生電流。產生交流電的基本機械稱為交流發電機。

產生原理

交流電是根據電磁感應原理產生的,當閉合線圈在勻強磁場中繞垂直於磁場的軸勻速轉動時,線圈裡就產生大小和方向作周期性改變的正弦交流電。

交流電(alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-]),簡稱為AC。交流電也稱「交變電流」,簡稱「交流」。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流。

將一個可以繞固定轉動軸轉動的單匝線圈abcd放置在勻強磁場中,為了避免在線圈轉動過程中,兩根引出的導線扭絞在一起,把線圈兩根引線分別接到與線圈一起轉動的兩個銅環上,銅環通過電刷與外電路連接。當線圈abcd在外力作用下,在勻強磁場中以角速度勻速轉動時,線圈的ab邊和cd邊作切割磁感線運動,線圈中產生感應電動勢。如果外電路是閉合的,閉合迴路中將產生感應電流。ad和bc邊的運動不切割磁感線,則不產生感應電流。

發電機產生的電動勢按正弦規律變化,可以向外電路輸送正弦交流電。應當指出,實際的發電機構造比較複雜,線圈匝數很多,而且嵌在硅鋼片製成的鐵心上,叫做電樞;磁極是由電磁鐵構成的。一般多採用旋轉磁極式,即電樞不動,磁極轉動。[3]

正弦交流電的表示方法

大小與方向均隨時間按正弦規律做周期性變化的電流電壓電動勢叫做正弦交流電流、電壓、電動勢,在某一時刻t的瞬時值可用三角函數式(解析式)來表示

i(t)=Imsin(ωt+ji0)

u(t)=Umsin(ωt+ju0)

e(t)=Emsin(ωt+je0)

式中,Im、Um、Em分別叫做交流電流、電壓、電動勢的振幅(也叫做峰值或最大值),電流的單位為安培(A),電壓和電動勢的單位為伏特(V);ω叫做交流電的角頻率,單位為弧度/秒(rad/s),它表徵正弦交流電流每秒內變化的電角度;ji0、ju0、je0分別叫做電流、電壓、電動勢的初相位或初相,單位為弧度rad或度(0)

正弦交流電的三要素: 最大值、 角頻率、 初相位(初相)

主要參數

1、瞬時值:交流電在某一個瞬間的數值稱為瞬時值。

瞬時值一般用小寫英文字母e、u、i表示,可以用e= Vm*sinwt來求得。Vm是由線圈的形狀或磁鐵的強弱來決定的。

2、最大值:瞬時值最大的時候叫做最大值。

最大值一般用大寫英文字母加右下標 Em、Um、Im來表示。

3、有效值:交流電的有效值是通過熱效應來定義的。 在交流電變化的一個周期內,交流電流在電阻R上產生的熱量相當於多大數值的直流電流在該電阻上所產生的熱量,此直流電流的數值就是該交流電流的有效值。[4]

有效值一般用大寫英文字母E、 U、 I表示。通常,交流電錶都是按有效值來刻度的。一般不作特別說明時,交流電的大小均是指有效值。例如市電220伏特,就是指其有效值為220伏特。

4、平均值:用交流電的半個周期來計算。

5、周期(Cycle):正弦交流電循環變化一周所需要的時間叫做周期;單位是秒(s) [5]

6、頻率(Frequency):正弦交流電在一秒鐘內循環變化的周數叫做頻率;單位是赫茲(Hz)目前,我國生活工作用電的頻率為50Hz。

應用

交流電開始得到廣泛應用還是在19世紀80年代以後,那時相繼發明了變壓器、三相制、旋轉磁場和異步電動機;交流電路理論也隨着這些應用的需要而逐步建立,例如用相量表示正弦量的方法就是1893年C.P.施泰因梅茨提出的。1907年三極真空管的發明,為產生更高頻率的交流電及其在無線電方面的應用提供了條件。

目前,在動力方面,絕大部分電力網都是交流的,因為交流電可以方便地變換電壓;交流電機在結構上也比直流電機簡單;在需要直流的地方還可以很方便地採用電子整流裝置。中國1980年在東北建立的超高壓輸變電線路就是用的50萬伏交流電。

在信息傳輸方面也時常用到交流電,例如載波通信的載波電流就是交流電。 [6]

交流電被廣泛運用於電力的傳輸,因為在以往的技術條件下交流輸電比直流輸電更有效率。傳輸的電流在導線上的耗散功率可用焦耳定律(P =I ²R)求得,顯然要降低能量損耗需要降低傳輸的電流或電線的電阻。由於成本和技術所限,很難降低目前使用的輸電線路(如銅線)的電阻,所以降低傳輸的電流是唯一而且有效的方法。根據P=IU(實際上有功功率 ),提高電網的電壓即可降低導線中的電流,以達到節約能源的目的。

而交流電升降壓容易的特點正好適合實現高壓輸電。使用結構簡單的升壓變壓器即可將交流電升至幾千至幾十萬伏特,從而使電線上的電力損失極少。在城市內一般使用降壓變壓器將電壓降至幾萬至幾千伏以保證安全,在進戶之前再次降低至市電電壓或者適用的電壓供用電器使用。

按相位分類

目前各國使用的交流電相位主要為單相及三相。

1、三相交流電: 電動勢、電壓及電流的最大值相等、頻率相同,彼此之間有120°相位差的三個正弦交流電。[7]

三相交流電,輸電時只有三條火線,供電給客戶時有三條火線和中線。只使用其中一條相線及中線,便是單相電。火線如果相電壓是220V,線電壓則是380V。

三相電一般為三相四線。三個相線的符號為L1,L2,L3,也可以分別表示為A,B,C,分別代表相線1,相線2,相線3,L為Live Wire的縮寫,零線的符號為N,為Neutral Wire的縮寫。地線為E,為Earth的縮寫。

2、單相交流電 ;交流電(AC)是指大小和方向會隨時間周期性變化的電壓或電流。大多數的電器設備都是由交流220V、50Hz作為供電電源,這是我國公共用電的統一標準。

單相交流電,其電纜有一條火線和一條中線,用於一般住宅及商業樓宇。[8]

單相電有火線和零線兩條線,火線為L,為Live Wire的縮寫,零線為N,為Neutral Wire的縮寫。地線為E,為Earth的縮寫,也可以寫作PE,為Protecting Earth的縮寫。

工頻的來源

最早的商用交流電頻率是60Hz,電壓是110V,由美國西屋電氣公司實現,商用交流電網也是在美國首次投入運營,而美國是採用英制單位的,為計算方便故採用了60Hz/110V的規格。

商用交流電大獲成功之後,歐洲迅速引進了交流發電、饋電技術,而歐洲英國外均使用公制單位,為計算方便將頻率改為了50Hz。後因110V電壓較低,電網傳輸損耗較大,為改善這種狀況,在交流電網沒有大規模建設因而沒有「負擔」的歐陸國家採用了220V的電壓規格,這是由110V倍壓而來,技術改造相對最簡單,於是在歐陸國家就形成了220V/50Hz的交流電網標準。

中國最早的交流電網並沒有統一的標準,只是局部的小型電網,設備由各發達工業國提供,規格五花八門,在蔣介石基本統一中國後,選定了公制為中國的度量衡標準,故電網的建設開始全面轉向公制基礎。1949年以後,中國的工業化全面轉向蘇聯模式,電網建設也遵照蘇聯標準,而蘇聯採用的也是歐陸標準,於是 220V/50Hz最終定格為中國的電網標準。[9]

相關視頻

1、三相交流電的產生

三相交流電的產生

2、什麼是直流電交流電

什麼是直流電交流電

外部連結

參考來源

  1. 交流電之父——特斯拉對交流電的貢獻,電子發燒友網,2017年12月25日
  2. 交流電之父——特斯拉對交流電的貢獻,電子發燒友網,2017年12月25日
  3. 正弦交流電的產生,個人圖書館網,2018-07-06
  4. 交流電的產生,高中物理網
  5. 電源基礎知識-交流電、三相電流,日圖科技網,2019-10-26
  6. 交流電產生和應用,天涯社區網,2009-12-09
  7. 電源基礎知識-交流電、三相電流,日圖科技網,2019-10-26
  8. 直流電與交流電基礎知識,土木工程網,2018-03-28
  9. 交流電的頻率,中國科學院國家授時中心網,2012-09-19