交变电流周期频率

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交变电流的周期与频率是描述其特性的关键物理量。周期T定义为交变电流完成一次完整变化所需的时间，单位为秒（s）。周期越长，交变电流变化越缓慢，周期内电流大小与方向随时间变化。频率f定义为1秒内完成周期变化的次数，单位为赫兹（Hz）。频率越高，交变电流变化越快。

T、f、w之间存在联系：T=1/f，f=1/T，w=2π/T=2πf。相位在交流电中以相位角ωt+α表示，它反映了函数在变化过程中某一时刻的状态。例如，当ωt+α=0时，表示达到取零值的阶段。α为t=0时的相位角，称为初相。在实际问题中，两个交流电之间的相位差更为重要。图3-18展示了电压ul和u2的三种不同相位差。当两个电压步调一致，同时达到峰值并归零时，它们称为同位相，相位差为零。相反，当一个电压为正半周时，另一个为负半周，且峰值同步到达时，相位差为π。如果两个电压的步调既不一致也不相反，但存在先后，相位差介于0与π之间。图3-18c表明两个电压的相位差为π/2。因此，两个交流电压或电流之间的相位差反映了它们变化步调的差异。

交流电流的有效值是一个关键概念。在交流电流变化的一个周期内，它在电阻R上产生的热量相当于同等直流电流在相同电阻上产生的热量。这个直流电流的值称为交流电流的有效值。例如，在同一电阻上，分别通过交流电i(t)和直流电I，若它们产生的总热量相等，则这两个电流等效。交流电流的有效值通常以U或I表示，U代表等效电压，I代表等效电流。设电阻R，交流电i在很短时间dt内，R上产生的热量为dW=i^2*R*dt。在一个周期内，交流电在R上的总热量等于直流电I在相同时间内产生的热量。根据有效值定义，得出有效值为W=i^2Rt=A^2Rsin^2（ωt+φ）。可见，正弦交流电的有效值为峰值的0.707倍。通常，交流电表按有效值刻度，交流电大小默认指有效值。例如，市电220伏特表示有效值为220伏特。

交流电的平均值是在半个周期内通过电路导体横截面的电量与直流电在同样时间内通过相同导体横截面的电量相等时的直流电数值。对于正弦交流电流i=Imsinωt，其平均值与峰值的关系为。因此，正弦交流电的平均值为峰值的0.637倍。对正弦交流电流而言，在上半周期正方向流经导体横截面的电量与下半周期反方向流经的电量相等，整个周期内总电量为零，所以周期内正弦交流电的电流平均值为零。使用磁电式电表直接测量交流电流时，指针不会偏转，因为电流正负交替，磁电式电表无法适应。因此，半波整流后的交流电平均值与最大值的关系为E平均=0.637Em，而交流电的有效值与最大值的关系为，即正弦交流电经半波整流后的平均值仅为有效值的0.45倍。