ไฟฟ้ากระแสสลับ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าและกระแสของไฟฟ้ากระแสสลับมีรูปคลื่นไซน์ v = V_max sin(ωt) และ i = I_max sin(ωt) โดย ω = 2πf คือความถี่เชิงมุม และ f คือความถี่ (ในประเทศไทยใช้ 50 Hz)

ค่าที่อ่านได้ในช่วงเวลาต่างๆจะเปลี่ยนแปลงตลอด บวกครึ่งรอบและลบครึ่งรอบสลับกัน ทำให้ค่าเฉลี่ยตามเวลาเป็นศูนย์ ไม่สามารถใช้ค่าเฉลี่ยตรงๆบอกความสามารถในการทำงานของไฟฟ้ากระแสสลับได้

เพื่อเทียบไฟฟ้ากระแสสลับกับไฟฟ้ากระแสตรงในเรื่องกำลังไฟฟ้าที่ให้ได้จริง จึงใช้ค่ายังผล (root mean square, RMS) ซึ่งเป็นค่าคงตัวเทียบเท่าไฟฟ้ากระแสตรงที่ให้กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยเท่ากัน

สำหรับรูปคลื่นไซน์ ค่ายังผลคำนวณจาก V_rms = V_max/√2 และ I_rms = I_max/√2 — ตัวเลขที่ระบุบนอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้าน (เช่น 220 V) คือค่ายังผล ไม่ใช่ค่าสูงสุด

ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวเหนี่ยวนำ (inductor) และตัวเก็บประจุต่อต้านการไหลของกระแสด้วยปริมาณที่เรียกว่ารีแอกแตนซ์ (reactance) ซึ่งขึ้นกับความถี่ ต่างจากความต้านทาน R ที่ไม่ขึ้นกับความถี่

รีแอกแตนซ์เชิงเหนี่ยวนำ X_L = ωL แปรผันตรงกับความถี่ — ความถี่สูงขึ้น ตัวเหนี่ยวนำต้านกระแสมากขึ้น

รีแอกแตนซ์เชิงเก็บประจุ X_C = 1/(ωC) แปรผกผันกับความถี่ — ความถี่สูงขึ้น ตัวเก็บประจุต้านกระแสน้อยลง (ที่ความถี่สูงมาก ตัวเก็บประจุเกือบไม่ต้านกระแสเลย)

กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับคำนวณจาก P = V_rms I_rms cosφ โดย φ คือมุมเฟสระหว่างกระแสกับความต่างศักย์ (cosφ เรียกว่าเพาเวอร์แฟกเตอร์) — ถ้ากระแสและความต่างศักย์เฟสตรงกันพอดี (วงจรตัวต้านทานล้วน) cosφ = 1

หม้อแปลงไฟฟ้า (transformer) ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเปลี่ยนระดับความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยอัตราส่วนความต่างศักย์เท่ากับอัตราส่วนจำนวนรอบขดลวด V_s/V_p = N_s/N_p (s = ขดลวดทุติยภูมิ, p = ขดลวดปฐมภูมิ)

หม้อแปลงเป็นเหตุผลสำคัญที่ระบบไฟฟ้าใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในการส่งกำลังไฟฟ้าระยะไกล เพราะแปลงความต่างศักย์ให้สูงขึ้นได้ง่าย (ลดกระแส ลดการสูญเสียพลังงานเป็นความร้อนในสายส่ง) แล้วแปลงกลับให้ต่ำลงก่อนถึงผู้ใช้งาน