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| − | '''交流电''' | + | '''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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| + | 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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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。 | 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。 | + | 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。 | 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。 | ||
| − | 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。 | + | 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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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。 | + | 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> |
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。 | 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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单相电有火线和零线两条线，火线为L，为Live Wire的缩写，零线为N，为Neutral Wire的缩写。地线为E，为Earth的缩写，也可以写作PE，为Protecting Earth的缩写。 | 单相电有火线和零线两条线，火线为L，为Live Wire的缩写，零线为N，为Neutral Wire的缩写。地线为E，为Earth的缩写，也可以写作PE，为Protecting 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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| + | 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> | ||
於 2019年11月23日 (六) 17:23 的修訂
| 交流電 | |
|---|---|
交流電簡稱為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。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·法拉第與波利特·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
詮釋 大小和方向隨時間作周期性
符號 ~
交流電機之父 波利特·皮克西
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。早期的成品由英國人麥可·法拉第（Michael Faraday）與法國人波利特·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、白熾燈或電動機使用。
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，即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、 角频率、 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： 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]
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。一般用大寫英文字母E、 U、 I表示。
5、頻率；交流電的頻率是指它單位時間內周期性變化的次數，單位是赫茲，與周期成倒數關係。
日常生活中的交流電的頻率一般為50赫茲或60赫茲，而無線電技術中涉及的交流電頻率一般較大，達到千赫茲（KHz）甚至百萬赫茲（MHz）的度量。不同國家的電力系統的交流電頻率不同，通常為50赫茲或者60赫茲。在亞洲使用50赫茲的國家與地區主要有中國、日本、泰國、印度和新加坡，而韓國、菲律賓和中國台灣使用60赫茲，歐洲大部分國家使用50赫茲，美洲使用60赫茲的國家主要是墨西哥、美國、加拿大。 [1]
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。 [5]
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。 [1]
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
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。
三條火線上的正弦波各有120°相位差，主要為工業用。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
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。[2]
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，而歐洲除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。[6]