交流电实际上是什么？

9

什么是交流电（AC）？和直流电（DC）？我读过几本有关基本电路分析的书，它们是矛盾的。

有些书说AC与正弦平稳状态相同。也就是说，正弦或余弦函数（实际上，它们只是水平移动相同）。例如，。根据这些书，DC完全是静止的（静态），也就是说，电压和电流与时间无关（，其中）。在每种情况下，电流的形式都与电压相同。 $v(t) = A \sin(\omega t + \phi)$ $v(t) = k$ $k = \mathrm{const.}$
根据其他书籍，AC是随时间（）变化（交替）其符号的任何电流。用数学符号表示：对于某些和，和，其中。只要改变他的符号，它就可以具有任何形状。 $t$ $i(t_1) < 0$ $i(t_2) > 0$ $t_1$ $t_2$ $t_1 \neq t_2$

我倾向于认为在实践中会赢得第一个选择，但是从词源上讲，第二个选择可能更好。

其他一些方面也与此有关：

AC的电压是正弦稳态和恒定电压之和吗？例如，。 $v(t) = A \sin(\omega t + \phi) + k$
AC是肖波吗？

circuit-analysis terminology

— 卡他福
source

7

你的目的是什么？了解“交流分析”又称“小信号分析”自动放大器电路吗？电力调配？电源设计？在不同的情况下，您所有矛盾的观点都是正确的（尽管交流电通常不是锯齿状的，但如果您知道在哪里查看，则可以找到纯锯齿状交流电波形的示例）。没有给出任何上下文，这太广泛了。

— Brian Drummond

18

AC没有精确的含义，其含义可能取决于上下文。最好识别各种波形并询问是否可以将它们称为AC。

具有零平均值的正弦波波形肯定会算作AC。

平均值为零的正方形，三角形或任何其他波形也将算作AC。

如果这些波形中的任何一个具有较小的非零平均值，则可以将它们描述为具有较小DC分量的AC。

通常，对于交流电，描述的“交替”部分暗示（但它只是弱于暗示），波形会不时地反转极性。如果上面的波形之一具有较大的直流平均值，以至于它没有反转，那么就可以说它是波动的直流或波动的直流（正如迈克尔·K指出的那样），或者可以称为直流之上的交流，或带有较大直流分量的交流电。一切都是正确的，或者至少没有一个是错误的。

在所有情况下，如果真正重要的是波形是什么，则将波形电压描述为时间的函数，不要迷惑于其他人如何命名它。如果是在考试或课堂作业中，请记住您的导师希望看到的内容（会在他们的笔记中），然后将其重现为分数。

— Neil_UK
source

您可能还想提到OP可能会遇到“纹波”一词，特别是在DC波动（相对较大的DC电压和较小的AC分量）方面。当然，纹波与电压的波形不直接相关，而是与大多数直流电压的非直流分量的峰峰值有关。（示例：“此13.8 V直流电源在满载时最大峰峰值为30 mV纹波。”）

— CVn

4

就是说，我仅在最后一段就给+1。这是所有这一切的真正教训（或上班吗？）。在没有明确定义的情况下，如果确实很重要，则不要依赖您的定义与与您交流的人相同；相反，请描述您的真实意思。

— CVn

“ AC没有精确的含义，它的含义可能取决于上下文。” 这就是我现在所学的方法，并且可能与我所获得的所有书籍相矛盾，所以我很好奇您从哪里获得这本书。

— 桅杆

12

这实际上是比您想像的还要复杂的问题。

从表面上看，我们认为从墙上流出的正弦电压是交流电，从电池流出的电压是直流电，但实际上，这只是两个几乎纯净的示例。

正如@ThePhoton所提到的，实际上所有电压都可以表示为具有两个分量。直流部分和一些交流时间功能。时间函数可以是任何东西。一个简单的正弦波，一个三角形，脉搏波，任何您喜欢的平均振幅为零的信号。

显然，墙上插座的零直流部分或应该零部分，而电池的零交流功能也应如此。但是，实际上，每个信号在某种程度上都具有某种程度。

实际上，我们将信号称为交流信号还是直流信号在很大程度上取决于信号承载的信息以及我们打算如何使用它。

例1：考虑桥式整流器的输出。

显然这里的输入是交流电，但是我们称其为输出。

如果我们将其用于常规功能以生成直流电源，尽管它实际上是具有直流分量的交流功能，但我们将其称为直流电源。

但是，如果我们打算将完整的整流波作为信号馈入放大器，则将其称为AC信号。

例2：考虑一个简单的直流偏置放大器

同样，输入显然是经典的交流电，但是为了正常工作，添加了直流电压分量，而输出最终以Q的直流分量结束。但是，尽管存在偏置，我们仍将其称为交流信号。

实际上，即使输入信号被删除，这仍然成立。在示波器上，输出可能看起来像直流电压，但我们将其称为零振幅（偏置）交流信号。

示例3：是交流电还是直流电？

您可以将此波形称为具有波纹的直流电压，也可以将其称为具有较大直流偏移的交流电压。

可能是正确的。哪一个更正确完全取决于信号的使用方式。在某些应用中，两者都可能是正确的。

结论：

除了最简单的线路和电池电压示例外，术语“交流”和“直流”是相对的并且是针对特定应用的。您使用或听到的哪个术语应调用某种更高的功利主义含义。

— 特雷弗
source

4

嗨，特雷弗 +1。我不确定您是否知道可以通过在文件名中的点之前添加字母来调整imgur图像的大小。egistack.imgur.com/IOl0W m .jpg将其转换为中等尺寸的320 x 320图像。方便的是缩略图的“ t”，中号的“ m”，大号的“ l”和大号的“ h”！有关更多信息，请参见bitmapcake.blogspot.ie/2015/05/…。它可以帮助使示例1中的图像更好地与帖子文本成比例。

— 晶体管

1

只要直流偏置电压恒定，您难道不就认为合成的DC + AC电压处于其他接地基准吗？毕竟，+ 676伏特的直流偏置（或其他任何值）没有什么特别的。那只取决于您要采取的措施。如果这样做，则很明显（或者是...？），纯直流偏置与电压波形是交流还是直流无关。

— CVn

@MichaelKjörling确实，偏见是一个相对的术语，很好。

— Trevor_G

10

交流和直流有两种不同的定义，它们彼此并不完全一致。

如果信号始终具有相同的符号（始终为正或始终为负），则为直流信号。如果信号有时为负，有时为正，则为交流信号。
如果信号不随时间变化，则为直流信号；如果信号随时间变化，并且为交流信号，平均值为0。（Nb：这意味着并非每个信号都可以归类为纯AC或纯DC，我们将见下文）

我不知道第一个定义来自何处或哪个子领域更喜欢它，但是我已经看到它在Stackexchange和其他在线站点上得到了使用和大力捍卫。

根据我的经验，第二个定义是电路理论和EE中大多数学术著作中使用的定义。此定义的价值在于，任何信号都可以分解为交流和直流分量，例如

v (t) = v_{d c} (t) + v_{a c} (t),

$v(t) = v_{dc}(t) + v_{ac}(t),$

$v_{dc}(t) = {\rm constant}$

利用这些定义，我们可以在许多电路中通过分别分析信号的直流分量和交流分量的影响来找到理解电路行为的方法。例如，如果AC分量的幅度很小，则即使电路是非线性的，也有可能在电路的线性化模型中分析其行为。

— 光子
source

1

+1 RE：“我不知道第一个定义的来源”……可能是因为一旦交流电通过整流器，我们就将其称为直流电，即使我们知道这只是一个折叠的正弦波。

— Trevor_G

1

@Trevor，是的，我猜这是来自电力世界，但我真的不知道。

— Photon

2

当然，从某种意义上说，没有真正的DC可以一直保持恒定。您必须先打开电路，然后才能开始使用它，并且最终将其关闭。

— 彼得·格林

2

@PeterGreen，是的。如果您认为也没有真正的理想导线，没有电阻，或者电路小到不会产生零辐射，那么整个电路理论都是建立在有用的近似基础上的，而不是完美的模型。

— Photon

极性稳定的波动电压为DC。越过极性的任何东西（“通过0”）都是AC。直流电与恒定电流不同。

— 桅杆

2

您已经注意到，“ AC”是一个具有多个定义的术语。

AC表示交流电！期！不要听其他任何人！！！

:)

AC仅表示正弦波：AC电压和AC电流。（嗯，余弦也是可以接受的。）
AC表示“动态”或“变化”。如果没有变化，则为静态和直流。

在这种情况下，窄幅尖峰脉冲不是交流电，因为它不是电流，而是纯交流电，因为它变化很快。但实际上它不是交流电，因为它只有一个极性。它不会过零或来回改变。但它也不是交流电，因为它不是正弦波！！！

避免使用愚蠢的论点，并始终提防追逐单词的“唯一真实含义”。这就是所谓的“斯威夫特战役”。

这在《格列佛游记》中很有讽刺意味，那里的利力比妥人在大端和小端之间进行了战争。看起来Johnathan Swift可以看到未来和互联网的来临。这场愚蠢的Liliputian战争涉及：庞大而又充斥的ho积...小小的人...在彼此的喉咙中发生争斗...努力以一种真正的方式破卵。

— beat
source

1

电流是电荷的运动。导电材料（例如铜线）中的电荷载体是电子。

如果在电子上施加力，它将移动。在处理电流时，我们关注的是电磁力。

对于交流电，电子平均会来回移动，来回移动等，但它们的平均位置不会改变。

对于直流电，平均而言，电子沿一个方向行进。

另请参阅：维基百科：漂移速度。

— 安德鲁·莫顿
source