下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
直流电是指方向始终固定不变的电压或电流。能产生直流电的电源称为直流电源， 常见的干电池、蓄电池和直流发电机等都是直流电源，直流电源常用如图1-17（a）所示的图形符号表示。 直流电的电流方向总是由电源正极输出，通过电路流到负极的。 在如图1-17（b）所示的应用电路中，电流从直流电源正极流出，经电阻R和灯泡流到负极。
直流电又分为稳定直流电和脉动直流电。
稳定直流电是指电流方向固定不变并且大小也不变的直流电。 稳定直流电的电流波形如图1-18（a）所示。稳定直流电的电流 I 始终保持恒定（始终为6mA），在图中用直线表示；直流电的电流方向保持不变，始终是从电源正极流向负极，图中的直线始终在横轴上方，表示电流的方向始终不变。
图1-17 直流电源的图形符号及应用电路
图1-18 直流电电流波形图
脉动直流电是指电流方向固定不变、大小随时间变化的直流电。 脉动直流电的电流波形如图1-18（b）所示。从图中可以看出，脉动直流电的电流 I 随时间变化（如在 t 1 时刻，电流为6mA，在 t 2 时刻，电流变为4mA），电流的波动变化在图中用曲线表示；脉动直流电的方向始终不变（电流始终从电源正极流向负极），图中的曲线始终在横轴上方，表示电流的方向始终不变。
交流电是指电流方向随时间作周期性变化的电流。 交流电类型很多。最常见的是正弦交流电。这里以正弦交流电为例进行介绍。
正弦交流电的符号、电路和波形如图1-19所示。
图1-19 正弦交流电
下面以如图1-19（b）所示的交流电路来说明图1-19（c）所示交流电的波形。
①在0～ t 1 期间：交流电源的极性是上正下负，电流 I 的方向：交流电源上正→电阻R→交流电源下负，电流 I 逐渐增大，电流逐渐增大在图1-19（c）中用波形逐渐上升表示， t 1 时刻电流达到最大值。
②在 t 1 ～ t 2 期间：交流电源的极性仍是上正下负，电流 I 的方向仍是从交流电源上正→电阻R→交流电源下负，电流 I 逐渐减小，电流逐渐减小在图1-19（c）中用波形逐渐下降表示， t 2 时刻电流为0。
③在 t 2 ～ t 3 期间：交流电源的极性变为上负下正，电流 I 的方向也发生改变，图1-19（c）中的交流电波形由横轴上方转到下方表示电流方向发生改变，电流 I 的方向：交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐增大， t 3 时刻反方向的电流达到最大值。
④在 t 3 ～ t 4 期间：交流电源的极性为上负下正，电流仍是反方向，电流的方向是由交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐减小， t 4 时刻电流减小到0。
t 4 时刻以后，电流大小和方向变化与0～ t 4 期间变化相同。这里要说明的是，上述交流电源的电压在方向变化的同时，大小也在变化，电压变化的规律与电流变化是一样的。
由此可以看出，交流电电压和电流的大小及方向都是随时间作周期性变化的。
周期和频率是交流电最常用的两个术语，下面以如图1-20所示的交流电波形图来说明。
图1-20 交流电的周期、频率和瞬时值
（1）周期
从图1-20可以看出，交流电的变化过程是不断重复的， 交流电重复变化一次所需的时间称为一个周期，周期用 T 表示，单位是秒（s）。 图1-20所示交流电的周期为 T =0.02s，说明该交流电每隔0.02s就会重复变化一次。
（2）频率
交流电在1s内重复变化的次数称为频率，频率用 f 表示，单位是赫兹（Hz）， 是周期的倒数，即
f =1/ T
图1-20所示交流电的周期 T =0.02s，频率 f =1/ T =（1/0.02）Hz=50Hz。该交流电的频率 f =50Hz，说明在1s内交流电能重复0～ t 4 这个过程50次。交流电变化越快，变化一次所需时间越短，周期越短，频率越高。
（3）高频、中频和低频
根据频率的高低不同，交流信号分为高频信号、中频信号和低频信号。高频信号、中频信号和低频信号的划分没有严格的规定，一般认为，频率在3MHz以上的信号称为高频信号，频率在300kHz～3MHz范围内的信号称为中频信号，频率低于300kHz的信号称为低频信号。
高频、中频和低频是一个相对概念，在不同的电子设备中，频率范围是不同的。例如，在调频收音机（FM）中，88～108MHz称为高频，10.7MHz称为中频，20Hz～20kHz称为低频；在调幅收音机（AM）中，525～1605kHz称为高频，465kHz称为中频，20Hz～20kHz称为低频。
（1）瞬时值
交流电的大小和方向是不断变化的，
交流电在某一时刻的值称为交流电在该时刻的瞬时值。
以图1-20所示的交流电为例，它在
t
1
时刻的瞬时值为
（约为311V），该值为最大瞬时值，在
t
2
时刻的瞬时值为0V，该值为最小瞬时值。
（2）有效值
交流电的大小和方向是不断变化的，这给电路的计算和测量带来不便，为此引入有效值的概念。下面以如图1-21所示电路来说明有效值的含义。
图1-21 交流电有效值的说明图
图1-21中，两个电路中的电热丝完全一样，现分别给电热丝通交流电和直流电。如果两电路通电时间相同，并且电热丝发出的热量也相同，对电热丝来说，这里的交流电和直流电是等效的，那么就将图1-21（b）中直流电的电压值或电流值称为图1-21（a）中交流电的电压有效值或电流有效值。
交流市电电压为220V，指的就是有效值，其含义就是虽然交流电压时刻变化，但它的效果与220V直流电是一样的。无特别说明，交流电的大小通常是指有效值，测量仪表的测量值一般也是指有效值。
正弦交流电的有效值与最大瞬时值的关系是
例如，交流市电的电压有效值为220V，电压最大瞬时值=
≈311V。