电磁学

交流电

交流电周期性变化并改变方向；纯电阻电路中 $i=I_0\cos(\omega t+\varphi)$。

交流电周期性变化并改变方向；纯电阻电路中 $i=I_0\cos(\omega t+\varphi)$。

如何读图

正弦交流每半个周期反向，$T=1/f$、$\omega=2\pi f$。纯电阻中电压与电流同相。有效值是产生相同平均电热效应的直流值：$I_{ m eff}=I_0/\sqrt{2}$，$U_{ m eff}=U_0/\sqrt{2}$。

正弦交流 $i=I_0\cos(\omega t+\varphi)$ 的周期为 $T=2\pi/\omega$，频率为 $f=1/T$。有效值定义为在电阻上产生相同平均功率的直流值：$I_{rms}=I_0/\sqrt2$。50 Hz 电源的周期是 0.020 s；有效电压 220 V 对应的峰值约为 311 V。因此，插座标称电压并非峰值。

对完整周期求平均时，正弦交流的两个半周期相互抵消，因此平均值为零；但其有效值不为零，仍会使电阻发热。若 $i=I_0\cos\omega t$，纯电阻上的平均功率为 $P=I_{rms}^2R=I_0^2R/2$。

电阻两端的电压与电流同相，平均功率等于二者有效值的乘积。其他负载若存在相位差，则需乘上功率因数 $\cos\varphi$。

快速检测