交流回路とは何か

交流电路基础

交流电路是指由交流电源供电的电路。由于其独特的特性，交流电（AC）广泛应用于家庭和工业领域：与直流电不同，交流电路中的电流和电压的大小和方向随时间周期性变化。

交流波形通常遵循正弦模式，在一个周期内正半周和负半周相等。这种行为可以用时间（t）或角度（θ = ωt）的函数来数学描述，其中ω表示角频率。

交流电路与直流电路中的阻抗

• 在直流电路中，电流的阻碍仅来自电阻（R）。

• 在交流电路中，阻碍来自：

• 电阻（R）

• 感抗（XL = 2πfL），其中L是电感，f是频率

• 容抗（XC = 1/(2πfC)），其中C是电容

交流系统中的相位关系

在交流电路中，电流和电压不仅有大小还有相位角。它们的相位对齐取决于电路参数（R、L、C）。正弦量如电压和电流随角度θ的正弦变化，这使得它们成为交流系统分析的基础。

正弦波形在电力生成中的优势

正弦电压和电流在全球范围内被优选用于电力生成，因为：

• 减少了变压器和旋转机械中的铁损和铜损，提高了效率。

• 最小化了对邻近通信系统的干扰。

• 降低了电气电路中的干扰水平。

交流电压和电流的动力学

交流电压波形和电阻电流

下图显示了交流电压随时间的变化以及通过电路中电阻（R）的电流：

交流电路类型及关键术语
交流电路分类

交流电路根据其组件配置进行分类：

• 纯电阻（R）电路

• 纯电容（C）电路

• 纯电感（L）电路

• 电阻-电感（RL）组合

• 电阻-电容（RC）电路

• 电感-电容（LC）电路

• 电阻-电感-电容（RLC）电路

重要的交流电路术语

• 振幅：在一个周期内交替量的最大正值或负值，也称为峰值或最大值。电压用Em/Vm表示，电流用Im表示。

• 交替：交替波形的半个周期，对应于180°电角度。

• 周期：一个完整的交替量的正负值集，相当于360°电角度。

• 瞬时值：任何特定时刻的电压或电流大小，分别用e（电压）或i（电流）表示。

• 频率（f）：每秒交替量的周期数，以赫兹（Hz）为单位测量。

• 周期时间（T）：完成一个电压或电流波形周期所需的时间（秒）。

• 波形：将交替量（电压/电流）的瞬时值绘制在y轴上，而时间（t）或角度（θ = ωt）绘制在x轴上的图形表示。

交流电压周期性地反转极性和大小，而交流电流也随之变化——随着时间的方向和幅度变化。当交流电压源连接到电阻负载（如下所示）时，电流在正半周期内沿一个方向流动，在负半周期内反向流动，反映了电源极性的变化。