• 同直流電相比，交流電有許多獨特的性質，在電工電路中得到了極其廣泛的應用，在電路分析、計算上要比直流電複雜一些，但掌握以下幾點，所有交流電問題都可迎刃而解。
• 一、首先必須了解交流電的基本特性
• 1.交流電就是大小和方向做周期性變化，且平均值為零的電流或電壓。從定義上就可得出以下兩點：首先是大小和方向變化的特征；其次是平均值為零；交流電可以是正弦變化形式的，也可以是鋸齒波、方波等形式，而非周期性變化的電壓或電流隻能稱作雜波或雜散電流、電壓，對電器設備有害無益，應該加以抑制；在工業當中應用較多的是正弦交流電，因其電氣特性好，計算方便，應用普遍；在電子電路中各種形式的交流電都有廣泛的應用；這一點應該注意，下面所指的就是正弦交流電；
• 詳見交流電是什麼玩意
• 正弦交流電的三要素：幅值Am、角頻率ω、相位φ，這三個物理量很準确的反映了交流電的主要特征，不同的交流電就是體現在這三個物理量上的差異。比如220v用于照明的交流電，380v用于動力的動力電，它們頻率相同，都是50Hz，但是幅值不同，也就是有效值不同或者說大小不同；又比如市電頻率為50Hz，電磁爐的電流為20kHz，中波無線電廣播信号頻率在535kHz以上，它們的主要差别在于角頻率不同；幅值Am反映了交流電的大小，角頻率ω反映了交流電變化的快慢，相位φ反映了不同交流電之間在時間上的關系；這是最基本的認識，必須了解，研究交流電在不同的電路應用中總要涉及到以上參數之一，比如二極管整流電路，要求得整流二極管的反向擊穿電壓，就要知道交流電的峰值電壓，也即幅值；研究分相式電動機時，要将通入不同繞組的電流相位上相差90度，這樣才會形成旋轉磁場；在放大器電路中經常涉及到相位問題，比如輸入信号與輸出信号之間的相位關系；三相交流電線電壓與相電壓之間不僅幅值有固定的關系，相位也有固定的關系，它們的特定關系就是由三相的相位差所決定的；研究選頻電路，就涉及到頻率問題，通過LC諧振電路等選出我們需要的信号；
• 詳見相位的概念
• 2.正弦交流電的表示方法:瞬時值表示法、波形圖表示法、有效值表示法、相量表示法（圖一、二）；這四種方法各有特點，應用場合不同，但它們之間是互相關聯，互為補充的，對于認識、計算交流電問題都十分重要；波形圖表示法可以非常直觀的看出其變化情況，交流電就像波浪一樣，有規律的變化着，從圖上能夠反映出三要素，以及不同交流電之間的相位關系；瞬時值表示法可以方便的計算出某一時刻的交流電的大小、方向，用小寫u、i表示；有效值方便計算，在工業、民用電器設備應用較多，比如銘牌上面的額定電壓、電流均是指有效值，用大寫U、I表示，通常我們隻需知道其額定電壓、額定電流即可，無需了解其相位關系，而這裡的電壓、電流就是指有效值；相量表示法方便計算，不僅可以計算出交流電的大小，還可以知道二者的相位關系，對于解決複雜的交流電路問題十分方便，用上面帶點的大寫U、I表示；
• 詳見交流電的表示方法
• 下圖為三相正弦交流電，三相的幅值相同，頻率相同，相位差互為120度，從波形圖、相量圖、瞬時值表達式可以看出它們之間的差異及關系；
• 線電壓與相電壓的關系

圖一 三相正弦交流電波形圖和相量圖

圖二 三相正弦交流電瞬時值表達式

• 3.正弦交流電的瞬時值u、i有效值、I、平均值的差别、用途。瞬時值顧名思義就是交流電在某一時刻的電壓或電流的大小，其值可為為正值、0、負值，在理解、研究交流電上有意義；有效值是為了計算上、技術交流的方便引入的一個物理量，它與最大值之間的關系為U=Um/1.414，其值為正值、0，這個是我們實際當中應用最多的，比如市電220v，許多機電設備銘牌額定電壓都是指有效值，這時我們不需要知道其相位，隻要有效值即可解決實際問題；平均值是為了反映非正弦交流電的大小引入的一個物理量，其值為正值、0，基本用途同有效值；交流電的瞬時值可以直接相加減，有效值除過純電阻負載可以直接相加減，其它情況應用相位圖進行。
• 詳見電壓、電動勢、瞬時值的差别
• 4.交流電通過電阻R、電容C、電感L時的特點；交流電不僅能夠通過電阻，還能夠通過電容、電感，其通過電容的性質被用來作為耦合、旁路信号，通過電感的性質制作變壓器，方便的用來升高或降低電壓以及變換阻抗。
• 交流電通過電阻、電容、電感上表現出來的性質不同，特别是相位性質，它為我們搭建低通、高通、帶通、LC串聯、并聯等選頻電路創造了條件，在後面我們會用到它們；
• 4.1 加在電阻上的交流電壓和電流同相，它們的有效值的關系滿足歐姆定律關系I=U/R，它是屬于耗能元件。

圖四 交流電通過純電阻相位圖

• 4.2 加在電容上的交流電流超前于電壓，它們有效值的關系形式上和歐姆定律相似I=U/Xc，Xc為容抗，Xc=1/2πfC；該公式反映了電流、電壓、容量、頻率、容抗之間的關系；容量越大，容抗越小，頻率越大，容抗越小；這就是電容隔直傳交的功能，用它來耦合信号、旁路信号；電容器屬于儲能元件，交流電能夠通過其的原因就在于其儲能功能。

圖五 交流電通過純電容相位圖

• 4.3 加在電感上的交流電壓超前于電流，它們的關系在形式上和歐姆定律相似；該公式反映了電流、電壓、電感量、頻率之間的關系；利用它的這個功能來組成低頻、高頻扼流圈、共模線圈等；電感也是屬于儲能元件；

圖六 交流電通過純電感相位圖

• 5.交流電負載的串聯、并聯。分析時瞬時值關系同直流電路，在相加減過程中應用相位圖進行；

圖七 RLC串聯電路

圖八 RLC并聯電路

• 以上5條是交流電的基本性質，應該熟練掌握，在電路分析中經常用到，再複雜的電路也是以此為基礎的。
• 詳見RLC電路
• 二、交流電的應用：主要體現在弱電和強電方面。強電分單相交流電和三相交流電。對于強電分析相對簡單，這裡不再做詳細介紹。
• 三、交流電的頻域分析
• 1.交流電通過電感時，會有感抗XL産生，感抗與頻率成正比，這是用電感進行濾波的原因，因為脈動直流電可以分解為若幹不同頻率的交流電之和，高頻成分感抗較大，低頻成份感抗較低，容易通過；這是從頻率的角度進行分析，如果從儲能的角度也可以分析，結果是一緻的。如下圖九直放式收音機，GZL為高頻扼流圈，通過三極管放大的高頻信号，在GZL上産生較大阻抗，使其不能通過，而檢波後低頻信号（音頻）順利通過，進入耳機發出聲音。

圖九 直放式收音機電路圖

圖九十 濾波電路

• 2.交流電通過電容時，會有容抗Xc，容抗與頻率f成反比，這是利用電容進行濾波的原因，同上一樣，高頻成分很容易被電容短路，低頻成份容易進入下一級；用電容作為旁路耦合作用的原因也在于此，并且電容較大，通常選用容量較大的電解電容器；見圖十。

圖十一 二級放大電路

• 3.低通濾波器（LPF），就是低頻成份容易通過的電路，低就是低頻的意思，通就是通過的意思。輸出部分取自電容。頻率越大，容抗越小，由U=XcI，高頻輸出電壓越小，低頻輸出電壓較大。這個電路同電容濾波電路；

圖十二 低通濾波器

圖九十三 高通濾波器

• 4.高通濾波器（HPF），就是高頻成分容易通過的電路，從圖上可以看出頻率越高，容抗越小，電流越容易通過電容器，輸出部分越大；
• 5.帶通濾波器（BPF）：就是一定頻率範圍能夠通過的電路；它是由LC串聯諧振電路、并聯諧振電路以及低通、帶通濾波器組成的。利用了它們對一定頻率範圍的交流電的選擇性；
• 6.帶阻濾波器（BEF）：就是一定頻率範圍之外的信号容易通過的電路；

圖十四 無源濾波器

• 7.LC串聯諧振電路
• LC串聯諧振電路特點
• 電壓和電流同相
• 阻抗最小，且是純電阻；
• 電流最大；
• 電感和電容上的電壓可以遠大于輸入電壓；
• 主要參數有諧振頻率、通頻帶、品質因數等；
• 主要用于收音機調諧電路以及其它帶通濾波器等電路中；如下面六管超外差式收音機電路中的輸入調諧電路就是串聯諧振電路；
• 8.LC并聯諧振電路
• 電流和電壓同相
• 阻抗最大，且是純電阻
• 電流最小；
• 電感支路的電流可以遠大于輸入電流；
• 主要參數同串聯諧振
• 主要用于晶體管放大電路和帶通濾波器中用來選頻；如下面電路中六管超外差式收音機變頻器輸出選頻、中放選頻都是LC并聯電路，諧振于465kHz。

圖十五 六管超外差式收音機

• 詳見LC諧振電路
• 四、非正弦交流電的分析
• 1.非正弦交流電根據傅立葉定理可以分解為若幹不同頻率和幅值f1、f2...的交流電之和；
• 比如矩形波鋸齒波等都可以分解為若幹不同頻率的交流電；
• 最常見的整流、濾波電路，整流後的脈動直流電，高頻成分通過電容器被短路，通過電感器被斷路，隻有低頻成份進入下一級；
• 2.調幅信号：可以分解為載頻f0、和頻f0 F、差頻f0-F組成的，帶寬為2F
• 調頻信号：可以分解為載頻f0、諧波組成的；
• 五、放大器的頻率特性
• 我們知道晶體管具有頻率特性，比如二極管有最高工作頻率，三極管有特征頻率；如果整流二極管用在高頻電路絕對不行，低頻三極管用在高頻電路中起不到放大作用；
• 對于多級放大電路，級間耦合有電容耦合、變壓器耦合（電感），它們所表現出來的性質與電容、電感對不同頻率的容抗、感抗不同相吻合；
• 三極管的接法有共射、共基、共集，這三種接法的頻率特性不同，這與極間電容有關，極間電容較大的是集電極和基極，共基、共集接法将極間電容并聯在了電路當中了，因此高頻特性較好。

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