交流電的頻率是實驗出來的結果

最早電是用來照明的，燈泡是白熾燈，燈泡燈絲用的電加熱發光發熱，交流電頻率低就會看見一會燈亮一會滅迴圈往復，當交流電頻率達到50hz人眼睛基本就看不出來了，表現就是燈看起來一直在亮。

為什麼不用更高頻率的電呢，100hz是不是更好？

交流電是發電機發出來的，發電機轉速跟不上，頻率也就不會很高了。頻率太高交流電在遠距離傳輸會很困難，頻率太高電感電抗影響電的傳輸效率，電損耗非常大。因此大部分國家電的頻率是50hz或60hz

我囯交流電的頻率為50HZ，但在其它國家也有用60HZ的。這是經過幾代專業人士反覆實驗論證取得的結果。目前世界範圍內主要就是這兩種標準。

交流電在剛開始發明時並不是50HZ，而是要高得多。

1831年10月28日法拉第發明了圓盤發電機，開創了把機械能轉化成電能的先河。

1882年英國電工詹姆斯·戈登製造了交流發電機。但頻率介於100赫茲至300赫茲之間。1891年，尼古拉·特斯拉還取得了15000Hz高頻交流發電機的專利。

此後交流電的頻率大體上在16Hz～100Hz之間，實際上交流電的頻率高低各有特點。頻率高可以把變壓器做的很小，但會加大傳輸損耗，同時對變壓器鐵芯的要求也要相應提高，否則會導致發熱燒燬。而頻率過低，為使線圈獲得足夠的感抗，就要把變壓器做的很笨重，同時轉換效率也會降低。

所以現代交流電權衡了頻率高低的利弊最終定為50或60HZ。這也便於實現電器行業的標準化。因為頻率不一樣的電器在設計上是有區別的。比如不同頻率會導致電機轉速不同，在涉及電容使用的場合，所需容量也是有區別的…。

不過在多數情況下，50或60HZ的區別是可以被忽略的，比如對於電熱器具或電腦及各類電器的開關電源來說，50和60HZ的使用效果是完全一樣的。

電壓頻率為50Hz是因為這是全球範圍內最常用的電力標準頻率。在大多數國家和地區，電力系統的設計和執行都是基於這個標準頻率的。如果將電壓頻率定在其他頻率段，可能會導致以下問題：

裝置相容性問題：許多電器和電子裝置都是設計用於特定頻率的電力系統。如果將頻率更改為其他值，這些裝置可能無法正常工作或需要進行修改以適應新的頻率。能源傳輸問題：電力系統中的能量傳輸需要使用變壓器來調整電壓和電流的大小。如果將頻率更改為其他值，這些變壓器可能需要進行修改或重新設計。經濟成本問題：更改電力系統的頻率需要進行大規模的投資和改造。這將是一個非常昂貴的過程，可能會對經濟造成負擔。

因此，為了確保電力系統的可靠性、相容性和經濟性，電壓頻率被定為50Hz。

電壓頻率為50Hz是因為歷史原因和技術限制而形成的。在19世紀末和20世紀初，歐洲和美國的電力系統都是由發電機、變壓器和電動機組成的，而這些裝置的設計和製造都是基於50Hz或60Hz的頻率。因此，50Hz和60Hz成為了全球電力系統的標準頻率。

如果將電壓頻率定在其他頻率段，會出現以下問題：

裝置不相容：許多電力裝置都是根據50Hz或60Hz的頻率設計和製造的，如果頻率不同，這些裝置可能無法正常工作。電力損失：電力系統中的變壓器、電纜等裝置都是根據50Hz或60Hz的頻率設計的，如果頻率不同，這些裝置的損耗會增加，導致電力損失增加。電力質量下降：頻率不穩定會導致電力質量下降，影響電力裝置的正常執行，甚至可能對裝置造成損壞。

因此，電壓頻率定為50Hz是為了保證電力系統的穩定執行和裝置的相容性。

電壓頻率為50Hz是因為在歐洲和亞洲的電力系統中，最初採用的是交流電源，而發電機的轉速與電壓頻率有關。在這些地區，發電機的轉速被定為每分鐘3000轉，這樣可以產生50Hz的電壓頻率。而在美國和一些其他地區，發電機的轉速被定為每分鐘3600轉，這樣可以產生60Hz的電壓頻率。

如果電壓頻率定在其他頻率段會有什麼問題，這取決於具體的應用場景。例如，一些電動機和電子裝置可能需要特定的電壓頻率才能正常執行。如果電壓頻率與裝置要求不匹配，可能會導致裝置損壞或無法正常工作。此外，電力輸送和分配系統的設計也需要考慮電壓頻率的影響，因為頻率的變化可能會對電力系統的穩定性和效率產生影響。因此，電壓頻率的選擇需要根據具體情況進行權衡和考慮。

電壓的頻率取決於發電機的頻率。當年尼古拉特斯拉造交流發電機的時候用的是三相交流電機，也就是平衡的運動的電機。這個電機的頻率段可以是50.60.這個電能的頻率段穩定輸出安全可控的電振動能量。已知的穩定轉速為3.6的倍率體，如果不在這個倍率體可能引起的是運動的不平衡，會造成很多不必要的麻煩的。這個和收音機一個道理在某一波段內能收到臺調出聲音過了什麼都沒有。

電壓頻率為什麼是50Hz，定在其他頻率段會有什麼問題？

答：提問者本身提出這種問題就有問題。所謂的電壓與頻率是兩個完全不同概念。

電壓是表示在電場中，將單位正電荷從高電位點移動到低電位點時電場力所做的功稱為電壓。而電壓它可以分為直流電壓和交流電壓。

電壓又等於任意兩點間的電位之差，所以電壓也稱為電位差。需要指出的是，“電壓”一詞一般只用於電路當中,“電位差”則普遍應用於一切電現象當中。電壓的正方向規定為從高電位指向低電位的方向，即電位降的方向。

電壓的單位一般是用國際單位制中的主單位伏特（V）來表示,簡稱伏。常用的單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（uV）等,它們之間的換算關係為:

1千伏(kV)=1000伏(V);

1伏（V)=1000毫伏（mV)；

1毫伏（mV)=1000微伏（uV)。

在電場中，將單位正電荷從低電位點移動到高電位點時電源內部的電場力所做的功稱為電動勢。電動勢的正方向規定為從低電位指向高電位的方向，即電位升的方向。

由此可見，電壓和電動勢的主要區別在於：電壓是反映電場力做功的概念，其正方向為電位降的方向；而電動勢則是反映外力克服電場力做功的概念，其正方向為電位升的方向，兩者的方向是相反的。

而頻率是反映交流電在1秒鐘內重複變化的週期數稱為頻率，它用字母f表示，單位是赫茲（Hz）。而週期是交流電完成一次週期性變化所需要的時間稱為交流電的週期，用T表示。它們之間的計算公式為f=1/T見下圖所示

這裡涉及到不同國家採用的電壓和頻率不同的問題。國際上常用的電壓有110V和220V（頻率50/60Hz）。

為什麼中國會選擇220V/50Hz的電壓和頻率呢？其實是由於中國歷史原因，最早中國使用電力電壓隨著殖民統治帶來的。最早的交流電網並沒有統一的標準，而蘇聯恰好是跨越歐亞大陸國家，那個年代蘇聯工業化程度非常高，也使用歐洲模式，並在商用交流電大獲成功之後，歐洲迅速引進了交流發電、饋電技術。歐洲除英國外均使用公制單位，為計算方便將頻率改為了50Hz。

後因110V電壓較低，電網傳輸損耗較大，為改善這種狀況，在交流電網沒有大規模建設因而沒有“負擔”的Continental國家，採用了220V的電壓規格，這是由110V倍壓而來，技術改造相對最簡單，於是在Continental國家就形成了220V、50Hz的交流電網標準。

中國建國的1949年以後，在前蘇聯老大哥的援助下，建立了不少的發電廠，而發電廠的裝置都是前蘇聯援助的，由來已久中國的工業化全面轉向蘇聯模式，電網建設也遵循蘇聯模式，而蘇聯採用的也是歐洲模式，於是220V50Hz電力系統一步一步實現了中中國產化，最終定為中國的電網標準，也是現如今成為全球電力的NO.1。

如果在其他頻率執行，一個國家是無法併網進行調劑不同時間段的用電負荷的。整個電網是一個系統，不同功率的發電機必須要是一個同一個頻率、相位角和週期幾大引數同步才能併網的。

頻率的50Hz/60Hz（220V/110V），對於家用電器裝置沒有任何影響，一樣使用，但電壓不同則需要用電壓轉換器變壓成一樣的電壓才能使用。

不同頻率和電壓對交流電動機影響非常大。50Hz頻率及電壓的電動機，如果接至60Hz頻率線路中，它的額定轉速就是升高了，相當於一部變頻器在駁接電動機，具體的轉速與頻率的計算公式是：n=60f/p。其中，公式中的n是電機的轉速（轉/分）；60是每分鐘（秒）；f是電源頻率（赫芝）；p是電機旋轉磁場的極對數。轉速是指單位時間內，物體做圓周運動的次數，用符號“n”表示；其國際標準單位為r/S（轉/秒）或r/min（轉/分），也有表示為RPM。

知足常樂2023.5.26日於上海