单相交流电的周期和频率，以及波形解析和示例说明

交流电是指方向和大小都随时间作周期性变化的电压或电流。交流电类型很多，其中最常见的是正弦交流电，因此这里就以正弦交流电为例来介绍交流电。

1.正弦交流电

正弦交流电的符号、电路和波形如图1-21所示。

图1-21 正弦交流电

下面以图1-21b所示的交流电路来说明图1-21c所示的正弦交流电波形。

1）在0～t₁期间：交流电源e的电压极性是上正下负，电流I的方向是，交流电源上正→电阻R→交流电源下负，并且电流I逐渐增大，电流逐渐增大在图1-21c中用波形逐渐上升表示，t₁时刻电流达到最大值。

2）在t₁～t₂期间：交流电源e的电压极性仍是上正下负，电流I的方向仍是，交流电源上正→电阻R→交流电源下负，但电流I逐渐减小，电流逐渐减小在图1-21c中用波形逐渐下降表示，t₂时刻电流为0。

3）在t₂～t₃期间：交流电源e的电压极性变为上负下正，电流I的方向也发生改变，图1-21c中的交流电波形由t轴上方转到下方表示电流方向发生改变，电流I的方向是，交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐增大，t₃时刻反方向的电流达到最大值。

4）在t₃～t₄期间：交流电源e的电压极性仍为上负下正，电流仍是反方向，电流I的方向是，交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐减小，t₄时刻电流减小到0。

t₄时刻以后，交流电源的电流大小和方向变化与0～t₄期间变化相同。实际上，交流电源不但电流大小和方向按正弦波变化，其电压大小和方向变化也像电流一样按正弦波变化。

图1-22 正弦交流电的周期、频率和瞬时值说明图

2.周期和频率

周期和频率是交流电最常用的两个概念，下面以图1-22所示的正弦交流电波形图来说明。

（1）周期

从图1-22可以看出，交流电变化过程是不断重复的，交流电重复变化一次所需的时间称为周期，周期用T表示，单位是秒（s）。图1-22所示交流电的周期为T=0.02s，说明该交流电每隔0.02s就会重复变化一次。(www.xing528.com)

（2）频率

交流电在每秒钟内重复变化的次数称为频率，频率用f表示，它是周期的倒数，即

频率的单位是赫兹（Hz）。图1-22所示交流电的周期T=0.02s，那么它的频率f=1/T=1/0.02s=50Hz，该交流电的频率f=50Hz，说明在1s内交流电能重复0～t₄这个过程50次。交流电变化越快，变化一次所需要时间越短，周期就越短，频率就越高。

3.瞬时值和有效值

（1）瞬时值

交流电的大小和方向是不断变化的，交流电在某一时刻的值称为交流电在该时刻的瞬时值。以图1-22所示的交流电压为例，它在t₁时刻的瞬时值为（约为311V），该值为最大瞬时值，在t₂时刻瞬时值为0V，该值为最小瞬时值。

（2）有效值

交流电的大小和方向是不断变化的，这给电路计算和测量带来不便，为此引入有效值的概念。下面以图1-23所示电路来说明有效值的含义。

图1-23 交流电有效值的说明图

图1-23所示两个电路中的电热丝完全一样，现分别给电热丝通交流电和直流电，如果两电路通电时间相同，并且电热丝发出热量也相同，对电热丝来说，这里的交流电和直流电是等效的，那么就将图1-23b中直流电的电压值或电流值称为图1-23a中交流电的有效电压值或有效电流值。

交流市电电压为220V指的就是有效值，其含义是虽然交流电压时刻变化，但它的效果与220V直流电是一样的。没特别说明，交流电的大小通常是指有效值，测量仪表的测量值一般也是指有效值。正弦交流电的有效值与瞬时最大值的关系是

例如，交流市电的有效电压值为220V，它的最大瞬时电压值为。