1.1.1 交流电的定义与特性
在现代社会中，交流电已成为不可或缺的能源形式。交流电之所以得名，源于其电压和电流强度随时间呈现周期性的正负交替变化，这种特性被简称为“交流”。在交变电动势的驱动下，电路中的电流和电压都发生周期性波动，这种电路被称为交流电路（具体结构可参考图 1-3 和图 1-4）。
因此，我们可以将交流电理解为一种电压和电流方向均随时间不断循环变换的电能形式。
如图 1-3 和图 1-4 所展示的正弦交流电动势波形，清晰地揭示了交流电的周期性变化规律。这种变化具有以下特点：电压从零值开始逐渐上升至正向最大值，随后逐步回落至零点，接着改变方向从零值再次上升至反向最大值，最终回落至零点并完成一个完整的周期循环。
衡量交流电变化速度的常用指标包括周期和频率。正弦交流电的一个完整周期内，电压经历从零到正向最大值、回落至零、转为反向最大值再回到零的过程。这个完整变化所需的时间被称为周期，用符号“T”表示，单位为秒（s）。
1.1.2 交流电的关键参数
周期、频率与角频率
交流电在单位时间内（通常为1秒）完成的周期性变化次数被称为频率，用“f”表示，其单位为赫兹（Hz）。频率的常见计量单位还包括千赫（kHz）和兆赫（MHz）。周期与频率互为倒数关系，共同反映了交流电变化的快慢程度。
1.1.3 正弦交流电的核心参数1.
瞬时值与最大值，具体波形如图 1-5 所示
图 1-5 交流电动态变化示意图
如图 1-5 所示，交流电的瞬时电压值可用三角函数表达式精确描述为：e(t) = Emax * sin(ωt)，其中 Emакс 代表电压峰值，ω 表示角频率，t 为时间变量。该公式表明交流电的瞬时值在正负峰值之间随时间连续变化。需要指出的是，瞬时值仅代表特定时刻的电压状态，无法全面反映交流电的整体性能。为此，引入了有效值这一重要参数。
2. 有效值详解
有效值是指与交流电在相同电阻条件下产生相同热效应的直流电数值。具体而言，当交流电和直流电通过相同阻值的电阻时，若两者在相同时间内产生的焦耳热相等，则该直流电的电压或电流值即为交流电的有效值（如图 1-6 所示）。
图 1-6 交流电有效值对比示意图
在正弦交流电路中，电动势、电压和电流的有效值分别用 E、U、I 表示。通常情况下，我们提到的交流电参数（如设备铭牌标注值）以及仪表读数均指有效值（如图 1-6 所示）。理论分析与实践验证均表明，正弦交流电的有效值与最大值之间存在固定比例关系。具体计算公式为：有效值 = 最大值 / √2 ≈ 0.707 * 最大值。
电压、电流参数体系通常包含瞬时值、最大值和有效值三个维度。瞬时值一般用小写字母（如 u(t)、i(t)）表示，最大值采用大写字母加下标 m（如 Um、Im）标注，而有效值则直接使用大写字母（U、I）表示。这种区分有助于全面理解交流电的特性与行为。