通过将线圈在磁场中***，我们可以产生交流正弦波形，而交流电压和电流构成了交流理论的基础。直流电或直流电是电流或电压沿一个方向流动的形式，因此被称为“单向”电源。通常，电池、发电机和太阳能电池等电源会产生直流电流和电压。直流电压或电流具有固定的幅度（振幅）和确定的方向。例如，+ 12V代表正向12伏特，而-5V则表示负向5伏特。
我们也知道，直流电源的值不会随时间改变，它们保持在连续的稳态方向上流动。换句话说，直流电一直保持相同的值，并且恒定的单向直流电源不会改变或变为负值，除非其在物理上反向连接。下面是一个简单的直流电路示例：
直流电路
另一方面，交流电或交变函数被定义为在幅度和方向上以近似均匀的方式随时间变化，因此成为“双向”波形。交流函数可以表示电源或信号源，其波形形状通常遵循数学正弦曲线的形式，定义为：A(t) = Amax * sin(2πt)。
术语AC（交流电）或交流电的完整描述通常指的是随时间变化的波形，其中最常见的形式被称为正弦波，更准确地说是正弦波形。正弦波形通常简称为正弦波。到目前为止，正弦波是电气工程中最重要的交流波形之一。
通过绘制电压或电流随时间变化的瞬时纵坐标值，我们可以得到交流波形。交流波形每过半个周期就会不断改变其极性，在正的最大值和负的最大值之间交替变化。家庭用电的电源电压就是一个常见的例子，它呈现出这种特征的交流波形。
交流波形是时间相关信号的一种，它是***发电机产生的最常见的波形类型之一。这些波形具有周期性，而周期性或交流特性是由基本频率生成的，并且可以通过叠加变化频率和幅度的谐波信号来形成。然而，这个概念可能需要在另一个教程中详细讨论。
与直流电（DC）不同，交流电压和电流无法像直流那样存储在电池或电芯中。因此，在需要时使用交流发电机或波形发生器生成这些信号要容易得多且更经济。AC波形的类型和形状取决于生成它们的发生器或设备，但所有的交流波形都由零电压线分割为两个对称的部分。重要的交流波形特征如下：
周期（T）指的是波形从开始到结束重复自身所需的时间（以秒为单位）。例如，对于正弦波，周期也称为波形的周期时间；对于方波，则可称为脉冲宽度。
频率（ƒ）是指波形在一秒钟内重复自身的次数。频率与周期的倒数成反比关系（ƒ= 1 / T），单位为赫兹（Hz）。
幅度（A）表示波形的振幅或强度，单位为伏特或安培。
在关于波形的教程中，我们研究了不同类型的波形，并指出波形实际上是电压或电流随时间变化的视觉表示。对于交流波形，水平基线通常表示电压或电流为零的条件。位于零轴上方的部分代表沿一个方向的电压或电流流动，而位于零轴下方的部分代表沿相反方向的电压或电流流动。对于正弦交流波形来说，零轴上方的形状与零轴下方的形状通常是相同的。然而，对于许多非电源交流信号，特别是音频波形，情况可能并不总是如此。
在电气和电子工程中，正弦波形是最常用的周期信号波形。然而，交流波形不一定总是呈现平滑的形状，它可以采用复杂的形式，如三角波、方波或复合波。
让我们来了解一些关于周期波形的类型：
周期：交流波形从正半周到负半周完成一个完整的图案，并返回到零基线，这被称为一个周期。一个完整周期包含一个正半周期和一个负半周期。波形完成一个完整周期所需的时间被称为周期时间（T），用秒（s）表示。
频率：每秒钟内产生的完整周期数被称为频率（ƒ）。频率以赫兹（Hz）为单位，以纪念德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）。如果在一秒钟内有ƒ个周期数，则每个单独的周期必须花费1/ƒ秒才能完成。
频率和周期时间之间有以下关系：
ƒ = 1 / T
现在，让我们看一个交流波形示例：
如果波形的频率为50Hz，那么周期时间是多少？
如果波形的周期时间为10ms，那么频率是多少？
周期时间（T）= 1 / 频率（ƒ） => T = 1 / 50Hz = 0.02s = 20ms
频率（ƒ）= 1 / 周期时间（T） => ƒ = 1 / 10ms = 100Hz
频率以前使用“每秒循环数”（缩写为“cps”）表示，但现在通常用单位“赫兹”来指定。家用主电源的频率取决于国家/地区，可能为50Hz或60Hz，这由发电机的***速度确定。但是，赫兹是一个非常小的单位，因此我们使用前缀来表示较高频率的数量级，例如kHz、MHz甚至GHz。
另一个重要的交流波形参数是振幅（A），它表示最大或峰值电压（Vmax）或电流（Imax）。峰值是每个半周期内波形达到的最大值，从零基线开始测量。与稳态下可使用欧姆定律测量或计算的直流电压或电流不同，交流信号的值会随时间变化。
对于纯正弦波形，两个半周期的峰值总是相同（+Vm = -Vm）。然而，对于非正弦或复杂波形，每个半周期的最大峰值可能会有所不同。有时，交流波形的峰-峰值（Vp-p）也被使用，它是最大峰值和最小峰值之间的电压距离，在一个完整周期内的总和。
交流波形的平均值
当直流电压恒定时，连续直流电压的平均值将始终等于其最大峰值。仅当直流电压的占空比改变时，该平均值才会改变。在纯正弦波中，如果在整个周期内计算平均值，则该平均值将等于零，因为正负两半会相互抵消。因此，仅在半个周期内计算或测量AC波形的平均值，如下所示。
非正弦波形的平均值
为了找到波形的平均值，我们需要使用数学中常见的中点法则、梯形法则或辛普森法则来计算波形下方的面积。只需使用中点法则就可以轻松找到任何不规则波形下的近似面积。
零轴基线被分为任意数量的相等部分，在我们上面的简单示例中，该值为9（V1至V9）。绘制的纵坐标越多，最终的平均值或平均值越准确。平均值是所有瞬时值的总和，然后除以总数，公式如下：
交流波形的平均值 = (V1 + V2 + ... + Vn) / n
其中：n等于使用的实际中点数。
对于纯正弦波形，该平均值或平均值将始终等于0.637 * Vmax，并且此关系也适用于电流平均值。
交流波形的RMS值
我们上面计算作为AC波形的平均值：0.637 * V最大是不是我们会用一个直流电源相同的值。这是因为与恒定且具有固定值的DC电源不同，AC波形会随时间不断变化并且没有固定值。因此，对于提供的电功率的相同量的负载作为直流等效电路的交变电流系统的等效值被称为“有效值”。
正弦波的有效值在负载中产生相同的I^2 * R热效应，就像我们期望的那样，如果恒定的直流电源为相同的负载供电。正弦波的有效值更通常被称为均方根或简单地RMS，因为它是为平均值的电压或电流的平方的（平均）的平方根计算出的值。
即，将Vrms或Irms作为正弦波的所有平方中值的和的平均值的平方根。可以从以下所示的修改后的平均值公式中找到任何交流波形的RMS值。
交流波形的RMS值 = √((V1^2 + V2^2 + ... + Vn^2) / n)
其中：n等于中点数。
对于纯正弦波形，这种有效或RMS值将总是等于√(2) * V最大，约等于0.707 * V最大，这种关系对于当前RMS值成立。除矩形波形外，正弦波形的RMS值始终大于平均值。在这种情况下，加热效果保持恒定，因此平均值和RMS值将相同。
关于RMS值的最后一条评论。除非另有说明，否则大多数数字或模拟万用表只能测量电压和电流的RMS值，而不能测量平均值。
关键词：罗姆电源管理
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