什么叫做交流电的电压和电流？

Question

如题所述

Answer 1

交流电的电压和电流是大小和方向随时间变化的电信号。通常所说的交流电是指按照正弦波形变化的电压和电流。交流电的几个关键参数包括：
1. 瞬时值：表示电压或电流在某一瞬间的值，可以表示为i = I_m * sin(ωt + φ)，其中I_m是最大值，φ是初相位，ω是角频率（ω = 2πf），f是频率。
2. 平均值：表示电压或电流在一个完整周期内的平均值，通常用I_p表示，计算公式为I_p = (2/π) * I_m，这个值等于0.637倍的I_m。
3. 有效值：通常用I表示，是交流电在功率传递方面等效于直流电的值，计算公式为I = I_m / √2，等于0.707倍的I_m。日常生活中提到的220V或380V电压，指的就是交流电的有效值。
交流电的有效值的物理意义在于：如果将交流电和直流电通过相同的电阻，在相同时间内产生的热量相等，那么直流电的电压就定义为交流电的有效值。
交流电的波形通常是正弦曲线，但实际上还有其他波形，如三角形波和正方形波。市电就是一种具有正弦波形的交流电。
交流电的一个显著特点是容易升压和降压，这使得它非常适合长距离输电。通过简单的升压变压器，交流电可以升高到几千甚至几十万伏特，从而极大地减少电线上的能量损失。在城市中，使用降压变压器将电压降至几万至几千伏，以确保安全。最终，电压进一步降至市电电压或适用的电压，供家庭和商业电器使用。
随着电力电子学的发展，高压直流输电（HVDC）越来越受到青睐，因为它具有功率因素为1和更高的传输效率。例如，日本东部和静冈构造线以东使用50Hz，而以西使用60Hz。静冈县和长野县设有三处频率转换变电所以联网，而本州与北海道及四国之间则通过海底HVDC连接。