介绍

    电路是电子从源流到负载，再流回到源的完整导电路径。然而，电子流的方向和大小取决于源的种类。在电气工程中，基本上有两种类型的电压或电流（电能）源定义了电路的类型， 它们是： 交流电流（或电压）和直流电 。

    对于接下来的几篇文章，我们将重点讨论交流电流，并讨论什么是 交流电流 、 交流波形 等主题。

     

交流电路

    交流电路，顾名思义就是交流电源供电的电路。交流电流或电压，是指电压或电流的值围绕特定的平均值变化并且周期性地反转。

    目前大多数家用和工业用电器系统都是用交流电供电的。所有基于直流的插入式电器和基于可充电电池的设备在技术上都运行在交流电上，因为它们都使用某种形式的直流电力，而这些直流电力来自交流电，需要依靠交流电对电池进行充电或为系统供电。因此交流电是电源通过电源供电的形式。

    交变电路产生于20世纪80年代，当时特斯拉决定解决托马斯·爱迪生的直流发电机的远程输电难题。他寻求一种在高压下传输电力的方法，然后使用变压器根据配电需要升压或降压，从而能够最大限度地减少远距离输电的功率损耗，而这是当时直流输电的主要问题

     

交流对直流(AC vs DC)

    ;交流和直流在发电、输电和配电方式上有所不同，我们将在本文比较它们的这些特性。

    交流和直流的主要区别在于电能的流动方向，这也是它们又不同特性的原因。在直流电中，电子稳定地沿单个方向或向前流动，而在交流电中，电子以周期性的间隔交替它们的流动方向。这也导致电压电平的沿着电流从正到负切换。

    

    下面是一个比较表，对比AC和DC之间的一些主要差异。随着我们讨论的深入，将引入其他的差异。

比较基础	交流(AC)	直流电(DC)
能量传输能力	以最小能量损失长途传输	长距离送电时会损失大量的能量。
发电方法	沿着导线旋转磁铁。	沿导线稳定的磁场
频率	依据不同国家地区，通常是 50Hz 或 60Hz	频率 = 0
方向	流经电路的电流方向岁时间交替变换	始终同一方向.
电流	强度随时间变化	恒定不变
电源	所有形式的交流发电机和电源	电池、交直流转换器
被动参数	电抗（阻抗，感抗，等）	只有电阻
功率因数	介于 0&1 之间	总是 1
波形	正弦, 梯形, 三角和方波	直线，有时有波动。

     

流电源原型（单线圈交流发电机）

    交流发电原理简单。如果磁场或磁体沿着固定的线圈旋转或线圈绕静止磁场旋转，则在线圈中产生交流电。

    交流发电机最简单的形式是由一根绕轴机械旋转的导线环，导线环位于磁铁的南北极之间。

    参考下图。

    

    当电枢线圈在由磁铁南北极北极产生的磁场中旋转时，通过线圈的磁通量改变，导线中的电荷被驱动，从而在线圈两端产生感应电压。通过环路的磁通量同环相对于磁场方向角度相关。参考下图；

    

    

    

    从上面所示的图像中，我们可以推断出，当电枢旋转时，一定数量的磁场线被切断，“线切割”的量决定电压输出。随着旋转角度的变化和电枢对磁力线的圆周运动， 磁线切割的量也发生变化，因此输出电压也发生变化。例如，在零度下切割的磁场线为零，使得得到的电压为零，但是在90度时，几乎所有的磁场线被切断，从而在这个方向上产生最大电压。 同样的情况发生在270度时，只不过电压的方向相反。因此，当电枢在磁场中旋转过程中，电压发生了连续变化，导致正弦波的形成时。由此产生的感应电压是正弦的，波的角频率ω弧度每秒。

    以上装置的感应电流由等式给出：

    I = V/R

    其中 V= NABwsin(wt)

    其中 N = Speed

    A = Area

    B = Magnetic field

    w = Angular frequency.

    实际交流发电机显然比这更复杂，但它们工作原理与上述电磁感应原理和规律相同。交流电流有时也可使用在逆变器或某种类型的换能器和振荡器电路来产生。

     

变压器

    基于AC的感应原理的应用不仅限于发电机，而且也用在输配电过程中。之所以考虑交流电(AC)，一个主要的问题是直流电不能在很远的距离上传输， AC必须解决的主要问题之一是能够安全地将产生的电压（KVS）传送给用电设备。用电设备的工作电压通常在V的量级，而不是KV。这是变压器被描述为交流的主要推动者的一个及其重要的原因。

    

    在变压器中，有两个线圈(绕组)，当交流电压施加在一个线圈(初级线圈)上时，它在另一个线圈(此级线圈)中感应出电压。 感应电压变可比输入电压更高或更低。次级线圈中的感应电压总是等于在初级线圈上施加的电压乘以次级线圈匝数与初级线圈的匝数比。

    因此，变压器的降压或升压取决于次级线圈匝数与初级线圈匝数的比率。如果初级线圈匝数比次级线圈多，则变压器降低电压，但如果初级线圈的匝数比次级线圈少，则变压器提高初级线圈上施加的电压。

    变压器使距离输配电成为可能，既经济又实用。为了减少传输过程中的损耗，电力由高压和低电流的发电站传输，然后在变压器的帮助下以低压和大电流分配给家庭和办公室。

     

    今天的讨论到此位置。在本文的第二部分中，我们将讨论交流波形，并加入一些方程和计算。敬请期待。